DE69719829T2

DE69719829T2 - Optical time delay device

Info

Publication number: DE69719829T2
Application number: DE69719829T
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Aoshima; Hironori Takahashi
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-01-08
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 2003-12-24
Anticipated expiration: 2017-01-09
Also published as: JPH09184987A; JP3596964B2; US5751419A; EP0784222B1; DE69719829D1; EP0784222A3; EP0784222A2

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Verzögerungsgerät zum abwechselnden Erzeugen von zwei Strahlen mit unterschiedlichen Verzögerungen, wobei der Verzögerungsbetrag von wenigstens einem von ihnen geändert werden kann.The present invention relates to an optical delay device for alternately generating two beams having different delays, the delay amount of at least one of them being able to be changed.

State of the art

Bei optischen Experimenten und optischen Messungen, bei denen gepulstes Licht verwendet wird, wurde das optische Verzögerungsgerät zum Ändern der Zeiten verwendet, zu denen das gepulste Licht ein gemessenes Objekt erreicht (siehe beispielsweise US-A-4 891 580 und IEEE J. of Quantum Electronics, Band QE-22, Nr. 1 (1986), S. 69-78). Fig. 1 ist eine strukturelle Darstellung eines Geräts zum Messen eines elektrischen Felds, bei dem ein herkömmliches optisches Verzögerungsgerät verwendet wird.In optical experiments and optical measurements using pulsed light, the optical delay device has been used to change the times at which the pulsed light reaches a measured object (see, for example, US-A-4 891 580 and IEEE J. of Quantum Electronics, Vol. QE-22, No. 1 (1986), pp. 69-78). Fig. 1 is a structural diagram of an electric field measuring device using a conventional optical delay device.

Bei diesem Gerät zum Messen eines elektrischen Felds wird zuerst ein von einer Pikosekunden-Impulslaserquelle 1 ausgesendeter Strahl durch einen Halbspiegel (Strahlteilerplatte) 2 in zwei Strahlen zerlegt oder geteilt. Ein Strahl wird durch einen optischen Modulator 3 geführt, um ihn regelmäßig abwechselnd durchzulassen und zu unterbrechen, und er wird dann als Auslöselicht auf das gemessene Objekt 4 fallen gelassen, das eine Pikosekundenschaltung in der Art beispielsweise eines photoleitfähigen optischen Schalters ist. Beim Fallen des Auslöselichts auf das gemessene Objekt 4 tritt wegen der photoelektrischen Umwandlung ein elektrischer Impuls auf, der an ein elektrooptisches Material 5 angelegt wird, dessen Brechungsindex sich abhängig von einer daran angelegten Spannung ändert.In this electric field measuring device, first, a beam emitted from a picosecond pulse laser source 1 is split or divided into two beams by a half mirror (beam splitter plate) 2. One beam is passed through an optical modulator 3 to alternately pass and interrupt it, and is then made to fall as a trigger light on the measured object 4, which is a picosecond circuit such as a photoconductive optical switch. When the trigger light falls on the measured object 4, an electric pulse occurs due to photoelectric conversion, which is applied to an electro-optical material 5, the refractive index of which changes depending on a voltage applied thereto.

Der andere vom Halbspiegel 2 abgetrennte Strahl läuft durch ein optisches Verzögerungsgerät 6, einen Polarisator 7 und einen Phasenkompensator 8 und wird von einer Linse 9 konzentriert, und der konzentrierte Strahl fällt als Abtastlicht auf das elektrooptische Material 5 und wird von diesem durchgelassen. Dabei ändert das Abtastlicht bei einer Änderung des Brechungsindex abhängig von der an das elektrooptische Material 5 angelegten Spannung seinen Polarisationszustand. Die Änderung des Polarisationszustands des Abtastlichts wird in eine Änderung der Intensität des Abtastlichts umgewandelt, wenn es einen Analysator 10 durchläuft. Dementsprechend hängt der Wert, der erhalten wird, wenn die Intensität dieses Abtastlichts durch einen Photodetektor 11 gemessen wird, von dem Wert der an das elektrooptische Material 5 angelegten Spannung ab.The other beam separated by the half mirror 2 passes through an optical delay device 6, a polarizer 7 and a phase compensator 8 and is condensed by a lens 9, and the condensed beam is incident on and transmitted through the electro-optical material 5 as scanning light. At this time, the scanning light changes its polarization state with a change in the refractive index depending on the voltage applied to the electro-optical material 5. The change in the polarization state of the scanning light is converted into a change in the intensity of the scanning light when it passes through an analyzer 10. Accordingly, the value obtained when the intensity of this scanning light is measured by a photodetector 11 depends on the value of the voltage applied to the electro-optical material 5.

Der Ausgabewert dieses Photodetektors 11 wird zur Modulationszeit des optischen Modulators 3 durch einen Lock- In-Verstärker 12 erfaßt, und es wird die Differenz zwischen den Ausgabewerten des Photodetektors 11 erfaßt, wenn das Auslöselicht auf das gemessene Objekt 4 fällt und wenn es nicht auf dieses fällt. Die Ausgabe vom Lock-In-Verstärker 12 wird an eine Summier-/Mittelwertbildungsvorrichtung 13 angelegt, um das Rauschen zu verringern, und das sich ergebende Signal wird danach einer Wellenformanzeige 14 zugeführt. Weil die Einfallszeit des Abtastlichts auf das elektrooptische Material 5 in bezug auf die Einfallszeit des Auslöselichts auf das gemessene Objekt 4 von dem optischen Verzögerungsgerät 6 geändert wird, werden auch Signale, die den Unterschieden zwischen den Zeiten entsprechen, als Wobbelsignale in die Wellenformanzeige 14 eingegeben. Auf diese Weise kann das Gerät nach dem Einfall des Auslöselichts eine Spannungswellenform in der Pikosekundenschaltung messen.The output value of this photodetector 11 is detected by a lock-in amplifier 12 at the modulation time of the optical modulator 3, and the difference between the output values of the photodetector 11 when the trigger light is incident on the measured object 4 and when it is not is detected. The output from the lock-in amplifier 12 is applied to a summing/averaging device 13 to reduce noise, and the resulting signal is then supplied to a waveform display 14. Since the incident time of the scanning light on the electro-optical material 5 is changed with respect to the incident time of the trigger light on the measured object 4 by the optical delay device 6, signals corresponding to the differences between the times are also input as wobble signals to the waveform display 14. In this way, the device can measure a voltage waveform in the picosecond circuit after the trigger light is applied.

Es sei bemerkt, daß bei einem anderen herkömmlichen Beispiel, dessen Aufbau demjenigen des Geräts zum Messen eines elektrischen Felds ähnelt, wenngleich es sich dabei nicht um das Gerät zum Messen des elektrischen Felds handelt, ein Verfahren ausgeführt wird, bei dem zwei reflektierende optische Unterbrecher verwendet werden, um auf der Grundlage eines von einer Lichtquelle ausgegebenen Strahls abwechselnd zwei verschiedene Strahlen zu erzeugen, und die zwei Strahlen über jeweilige voneinander verschiedene Lichtwege geführt werden und dann wiederum auf der gleichen optischen Achse ausgegeben werden, wie in dem in Fig. 2 dargestellten Spektrophotometer (offengelegte japanische Patentanmeldung 4-130233) offenbart ist.It should be noted that in another conventional example, the structure of which is similar to that of the electric field measuring device, although it is not the electric field measuring device, a method is carried out in which two reflective optical interrupters are used to alternately generate two different beams based on a beam output from a light source, and the two beams are guided through respective light paths different from each other and then output in turn on the same optical axis, as disclosed in the spectrophotometer shown in Fig. 2 (Japanese Patent Application Laid-Open 4-130233).

Bei diesem Spektrophotometer lauft ein von einer Lichtquelle 30 ausgegebener Strahl über einen Monochromator 31 und in einem optischen Weg 32, um eine rotierende Platte 22b eines ersten reflektierenden optischen Unterbrechers 22 zu erreichen. Diese rotierende Platte 22b ist so aufgebaut, daß sie durchlässige Bereiche 22ba und reflektierende Bereiche 22bb aufweist, die in Umfangsrichtung abwechselnd ausgebildet sind, wodurch der bei ihrer Drehung darauf fallende Strahl regelmäßig abwechselnd durchgelassen und reflektiert wird. Der durch den durchlässigen Bereich 22ba der rotierenden Platte 22b laufende Strahl lauft dann durch eine Bezugszelle 33 und ein Keilfilter 34, wird dann durch einen Reflektor 35a reflektiert und erreicht eine rotierende Platte 23b eines zweiten reflektierenden optischen Unterbrechers 23. Andererseits läuft der vom reflektierenden Bereich 22bb der rotierenden Platte 22b reflektierte Strahl auf einem optischen Weg 32b, wird von einem Reflektor 35b reflektiert, durchlauft eine Probenzelle 36 und erreicht dann die rotierende Platte 23b des zweiten reflektierenden optischen Unterbrechers 23.In this spectrophotometer, a beam emitted from a light source 30 passes through a monochromator 31 and an optical path 32 to reach a rotating plate 22b of a first reflective optical interrupter 22. This rotating plate 22b is constructed to have transmissive regions 22ba and reflective regions 22bb formed alternately in the circumferential direction, whereby the beam incident thereon as it rotates is regularly alternately transmitted and reflected. The beam passing through the transmissive region 22ba of the rotating plate 22b then passes through a reference cell 33 and a wedge filter 34, is then reflected by a reflector 35a and reaches a rotating plate 23b of a second reflective optical interrupter 23. On the other hand, the beam reflected from the reflective region 22bb of the rotating plate 22b passes on an optical path 32b, is reflected by a reflector 35b, passes through a sample cell 36 and then reaches the rotating plate 23b of the second reflective optical interrupter 23.

Der erste reflektierende optische Unterbrecher 22 und der zweite reflektierende optische Unterbrecher 23 werden durch eine Antriebsvorrichtung 37 angetrieben, so daß sie mit der gleichen Rotationsgeschwindigkeit und einer Phasendifferenz von 180º zwischen ihnen rotieren. Genauer gesagt laßt die rotierende Platte 23b des zweiten reflektierenden optischen Unterbrechers 23 den Strahl durch, wenn die rotierende Platte 22b des ersten reflektierenden optischen Unterbrechers 22 den Strahl reflektiert und reflektiert die rotierende Platte 23b des zweiten reflektierenden optischen Unterbrechers 23 den Strahl, wenn die rotierende Platte 22b des ersten reflektierenden optischen Unterbrechers 22 den Strahl durchläßt. Wie beschrieben wurde, breitet sich der Strahl aus, wobei er mit der Rotation der beiden reflektierenden optischen Unterbrecher 22 und 23 seinen Weg regelmäßig zwischen dem optischen Weg 32a und dem optischen Weg 32b wechselt, wodurch der durch die Bezugszelle 33 laufende Strahl und der durch die Probenzelle 36 laufende Strahl einen Photodetektor 38 abwechselnd erreichen. Die Ausgangswerte des Photodetektors 38 werden durch einen Lock-In-Verstärker 39 bei der Zeitsteuerung für die Antriebsvorrichtung 37 zur Rotation der reflektierenden optischen Unterbrecher 22 und 23 synchron erfaßt, wodurch eine Ausgabe erhalten wird, die dem Verhältnis der Intensitäten der beiden Strahlen entspricht.The first reflective optical interrupter 22 and the second reflective optical interrupter 23 are driven by a driving device 37 so that they rotate at the same rotation speed and a phase difference of 180º between them. More specifically, the rotating plate 23b of the second reflective optical interrupter 23 transmits the beam when the rotating plate 22b of the first reflective optical interrupter 22 reflects the beam, and rotating plate 23b of the second reflective optical interrupter 23 reflects the beam when rotating plate 22b of the first reflective optical interrupter 22 passes the beam. As described, the beam propagates while regularly changing its path between the optical path 32a and the optical path 32b with the rotation of the two reflective optical interrupters 22 and 23, whereby the beam passing through the reference cell 33 and the beam passing through the sample cell 36 reach a photodetector 38 alternately. The outputs of the photodetector 38 are synchronously detected by a lock-in amplifier 39 at the timing for the drive device 37 to rotate the reflective optical interrupters 22 and 23, thereby obtaining an output corresponding to the ratio of the intensities of the two beams.

Weiterhin ist in US-A-5 028 800 ein Zweistrahlphotometer beschrieben, das eine Lichtquelle, die einen Lichtstrahl bereitstellt, eine Detektoreinrichtung, einen Probenbereich, eine optische Einrichtung zum Führen des Lichtstrahls als Meßlichtstrahl durch den Abtastbereich auf die Detektoreinrichtung und eine Einrichtung zum Führen des gleichen Lichtstrahls als ein Bezugslichtstrahl auf die Detektoreinrichtung, während der Probenbereich unter Verwendung eines optischen Unterbrechers vermieden wird, aufweist.Furthermore, US-A-5 028 800 describes a dual beam photometer comprising a light source providing a light beam, a detector means, a sample region, optical means for guiding the light beam as a measuring light beam through the scanning region to the detector means and means for guiding the same light beam as a reference light beam to the detector means while avoiding the sample region using an optical interrupter.

SUMMARY OF THE INVENTION

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dementsprechend darin, ein optisches Verzögerungsgerät bereitzustellen, das Strahlen mit voneinander verschiedenen Verzögerungen auf einer optischen Achse regelmäßig abwechselnd ausgeben kann und das einen Verzögerungsbetrag von wenigstens einem Strahl veränderlich einstellen kann.Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical delay device that can output beams having different delays on an optical axis in regular alternation and that can variably adjust a delay amount of at least one beam.

Ein optisches Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen reflektierenden optischen Unterbrecher, um bei Einfall eines einfallenden Strahls, einen ersten sich in eine Gegenrichtung zum einfallenden Strahl ausbreitenden Strahl und einen zweiten sich in eine gleiche Richtung wie der einfallende Strahl ausbreitenden Strahl zu erzeugen, und, um bei Einfall eines sich in die Gegenrichtung des zweiten Strahls ausbreitenden dritten Strahls abwechselnd in eine gleiche Richtung und entlang einer gleichen optischen Achse den ersten Strahl auszugeben, wenn der erste Strahl erzeugt ist, und den dritten Strahl auszugeben, wenn der erste Strahl nicht erzeugt ist, eine Reflexionseinrichtung, die den dritten Strahl, basierend auf dem zweiten Strahl, ausgibt, und eine Bewegungseinrichtung, die mindestens die Reflexionseinrichtung in einer Richtung entlang einer optischen Achse des zweiten Strahls bewegt.An optical delay device according to the present invention comprises a reflective optical interrupter, to generate, upon incidence of an incident beam, a first beam propagating in a direction opposite to the incident beam and a second beam propagating in a same direction as the incident beam, and, upon incidence of a third beam propagating in the opposite direction of the second beam, to alternately output the first beam in a same direction and along a same optical axis when the first beam is generated and the third beam when the first beam is not generated, a reflection device which outputs the third beam based on the second beam, and a moving device which moves at least the reflection device in a direction along an optical axis of the second beam.

Wenn bei diesem optischen Verzögerungsgerät der einfallende Strahl auf den reflektierenden optischen Unterbrecher fällt, erzeugt der reflektierende optische Unterbrecher abwechselnd den in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl laufenden ersten Strahl und den in der gleichen Richtung wie der einfallende Strahl laufenden zweiten Strahl. Wenn der zweite Strahl auf die Reflexionseinrichtung fällt, erzeugt die Reflexionseinrichtung auf der Grundlage des zweiten Strahls den dritten Strahl, der auf den reflektierenden optischen Unterbrecher fällt. Daraufhin gibt der reflektierende optische Unterbrecher abwechselnd den ersten Strahl und den dritten Strahl mit jeweiligen voneinander verschiedenen Verzögerungen aus. Wenn die Reflexionseinrichtung durch die Bewegungseinrichtung bewegt wird, ändert sich die Verzögerung des dritten Strahls.In this optical delay device, when the incident beam is incident on the reflecting optical interrupter, the reflecting optical interrupter alternately generates the first beam traveling in the opposite direction to the incident beam and the second beam traveling in the same direction as the incident beam. When the second beam is incident on the reflecting means, the reflecting means generates the third beam based on the second beam, which is incident on the reflecting optical interrupter. Then, the reflecting optical interrupter alternately outputs the first beam and the third beam with respective delays different from each other. When the reflecting means is moved by the moving means, the delay of the third beam changes.

Ein optisches Verzögerungsgerät gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt weiterhin einen halbdurchlässigen Spiegel, der jeweils einen Teil des ersten und des dritten Strahls, die von dem reflektierenden optischen Unterbrecher ausgegeben werden, in eine andere Richtung als die Einfallsrichtung reflektiert, wobei der reflektierende optische Unterbrecher aufweist: eine rotierende Platte, auf der reflektierende Bereiche und durchlässige Bereiche regelmäßig abwechselnd auf einem Umkreis um einen Mittelpunkt auf einer Ebene, die normal zur optischen Achse des einfallenden Strahls ist, angeordnet sind, die, wenn der einfallende Strahl auf den reflektierenden Bereich fällt, den einfallenden Strahl reflektiert, um den ersten Strahl zu erzeugen, und die, wenn der einfallende Strahl auf den durchlässigen Bereich fällt, den einfallenden Strahl durchläßt, um den zweiten Strahl zu erzeugen und den dritten Strahl durchzulassen, und eine Rotationsantriebsvorrichtung zum Rotieren der rotierenden Platte mit einer konstanten Geschwindigkeit um den Mittelpunkt in der Ebene, wobei die Reflexionseinrichtung ein Reflektor mit einer reflektierenden Fläche normal zur optischen Achse des zweiten Strahls ist. In diesem Fall werden der erste und der dritte von dem reflektierenden optischen Unterbrecher ausgegebene Strahl bei der Rotation der rotierenden Platte abwechselnd ausgegeben, so daß sie in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl und auf der gleichen optischen Achse laufen und dann vom halbdurchlässigen Spiegel teilreflektiert werden und auf einer von derjenigen des einfallenden Strahls verschiedenen optischen Achse laufen.An optical delay device according to another aspect of the present invention further comprises a half mirror which reflects a part of each of the first and third beams output from the reflective optical interrupter in a direction other than the incident direction, the reflective optical interrupter comprising: a rotating A plate on which reflecting regions and transmitting regions are arranged regularly alternately on a circumference around a center on a plane normal to the optical axis of the incident beam, which, when the incident beam falls on the reflecting region, reflects the incident beam to produce the first beam, and which, when the incident beam falls on the transmitting region, transmits the incident beam to produce the second beam and transmit the third beam, and a rotation drive device for rotating the rotating plate at a constant speed about the center in the plane, the reflecting device being a reflector having a reflecting surface normal to the optical axis of the second beam. In this case, the first and third beams output from the reflecting optical interrupter are output alternately as the rotating plate rotates so that they travel in the opposite direction to the incident beam and on the same optical axis and are then partially reflected by the half mirror and travel on an optical axis different from that of the incident beam.

Bei einem optischen Verzögerungsgerät gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Reflexionseinrichtung mehrere reflektierende Flächen auf, und sie erzeugt beim Einfall des zweiten Strahls auf diese den dritten Strahl mit einer optischen Achse, die von der optischen Achse des zweiten Strahls verschieden ist. In diesem Fall laufen der vom reflektierenden optischen Unterbrecher ausgegebene erste und dritte Strahl in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl und auf einer von derjenigen des einfallenden Strahls verschiedenen optischen Achse.In an optical delay device according to another aspect of the present invention, the reflection means comprises a plurality of reflecting surfaces and, when the second beam is incident thereon, generates the third beam having an optical axis different from the optical axis of the second beam. In this case, the first and third beams output from the reflecting optical interrupter travel in the opposite direction to the incident beam and on an optical axis different from that of the incident beam.

Bei einem optischen Verzögerungsgerät gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt der reflektierende optische Unterbrecher eine erste rotierende Platte, auf der erste reflektierende Bereiche und erste durchlässige Bereiche regelmäßig abwechselnd auf einem Umkreis um einen ersten Mittelpunkt in einer ersten Ebene, die nicht normal zu der optischen Achse des einfallenden Strahls ist, angeordnet sind, die, wenn der einfallende Strahl auf den ersten reflektierenden Bereich fällt, den einfallenden Strahl reflektiert, um einen vierten Strahl zu erzeugen, und die, wenn der einfallende Strahl auf einen ersten durchlässigen Bereich fällt, den einfallenden Strahl durchläßt, um den zweiten Strahl zu erzeugen, eine zweite rotierende Platte, auf der zweite reflektierende Bereiche und zweite durchlässige Bereiche regelmäßig abwechselnd auf einem Umkreis um einen zweiten Mittelpunkt in einer zu der ersten Ebene senkrechten zweiten Ebene angeordnet sind, die, wenn der vierte Strahl auf den zweiten reflektierenden Bereich fällt, den vierten Strahl reflektiert, um den ersten Strahl zu erzeugen, und die, wenn der dritte Strahl auf den zweiten durchlässigen Bereich fällt, den dritten Strahl durchlaßt, eine erste Rotationsantriebsvorrichtung zum Rotieren der ersten rotierenden Platte mit einer konstanten Geschwindigkeit um den ersten Mittelpunkt in der ersten Ebene, eine zweite Rotationsantriebsvorrichtung zum Rotieren der zweiten rotierenden Platte mit konstanter Geschwindigkeit um den zweiten Mittelpunkt in der zweiten Ebene und eine Rotationssteuervorrichtung zum Steuern der ersten und der zweiten Rotationsantriebsvorrichtung, so daß, wenn die erste rotierende Platte den vierten Strahl erzeugt, die zweite rotierende Platte den vierten Strahl reflektiert, um den ersten Strahl zu erzeugen, und so daß, wenn die erste rotierende Platte den vierten Strahl nicht erzeugt, die zweite rotierende Platte den dritten Strahl durchläßt. In diesem Fall werden bei der synchronen Rotation der ersten und der zweiten rotierenden Platte der erste Strahl, der so erzeugt wird, daß der einfallende Strahl von der ersten rotierenden Platte reflektiert wird, so daß er zum vierten Strahl wird, wobei der vierte Strahl von der zweiten rotierenden Platte reflektiert wird, und der dritte Strahl, der so erzeugt wird, daß der von der ersten rotierenden Platte durchgelassene einfallende Strahl zum zweiten Strahl wird und dann infolge der Reflexionseinrichtung von der zweiten rotierenden Platte durchgelassen wird, abwechselnd erzeugt.In an optical delay device according to another aspect of the present invention, the reflective optical interrupter comprises a first rotating plate on which first reflective regions and first transmissive regions are regularly arranged alternately on a a circle around a first center in a first plane which is not normal to the optical axis of the incident beam, which, when the incident beam falls on the first reflective region, reflects the incident beam to produce a fourth beam, and which, when the incident beam falls on a first transmissive region, transmits the incident beam to produce the second beam, a second rotating plate on which second reflective regions and second transmissive regions are arranged in regular alternation on a circle around a second center in a second plane perpendicular to the first plane, which, when the fourth beam falls on the second reflective region, reflects the fourth beam to produce the first beam, and which, when the third beam falls on the second transmissive region, transmits the third beam, a first rotation drive device for rotating the first rotating plate at a constant speed around the first center in the first plane, a second rotation drive device for rotating the second rotating plate at a constant speed about the second center in the second plane, and a rotation control device for controlling the first and second rotation drive devices so that when the first rotating plate generates the fourth beam, the second rotating plate reflects the fourth beam to generate the first beam, and so that when the first rotating plate does not generate the fourth beam, the second rotating plate transmits the third beam. In this case, with the synchronous rotation of the first and second rotating plates, the first beam generated so that the incident beam is reflected by the first rotating plate to become the fourth beam, the fourth beam being reflected by the second rotating plate, and the third beam generated so that the incident beam from the first rotating plate Plate transmitted incident beam becomes the second beam and is then transmitted by the second rotating plate as a result of the reflection device, alternately generated.

Bei einem optischen Verzögerungsgerät gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt der reflektierende optische Unterbrecher eine rotierende Platte, auf der reflektierende Bereiche und durchlässige Bereiche regelmäßig abwechselnd auf einem. Umkreis um, den Mittelpunkt in einer Ebene, die nicht normal zur optischen Achse des einfallenden Strahls ist, angeordnet sind, die, wenn der einfallende Strahl auf einen reflektierenden Bereich fällt, den einfallenden Strahl reflektiert, um einen vierten Strahl zu erzeugen, und einen fünften Strahl reflektiert, der sich anfänglich in eine Gegenrichtung zum vierten Strahl ausbreitet, um so den ersten Strahl zu erzeugen, und die, wenn der einfallende Strahl auf einen durchlässigen Bereich fällt, den einfallenden Strahl durchläßt, um den zweiten Strahl zu erzeugen, und eine Rotationsantriebsvorrichtung zum Rotieren der rotierenden Platte mit konstanter Geschwindigkeit um den Mittelpunkt in einer Ebene, und wobei das Gerät weiterhin umfaßt: einen reflektierenden Bereich, der mehrere reflektierende Flachen aufweist, um den fünften Strahl, basierend auf dem vierten Strahl, zu erzeugen. In diesem Fall werden bei der Rotation der rotierenden Platte der erste Strahl, der so erzeugt wird, daß der einfallende Strahl von der rotierenden Platte reflektiert wird, so daß er zum vierten Strahl wird und dann der vom reflektierenden Abschnitt erzeugte fünfte Strahl wieder von der rotierenden Platte reflektiert wird, und der dritte Strahl, der so erzeugt wird, daß der einfallende Strahl von der rotierenden Platte durchgelassen wird, so daß er zum zweiten Strahl wird und dann infolge der Reflexionseinrichtung wieder von der rotierenden Platte durchgelassen wird, abwechselnd erzeugt.In an optical delay device according to another aspect of the present invention, the reflective optical interrupter comprises a rotating plate on which reflective regions and transmissive regions are arranged in regular alternation on a... radius around the center in a plane not normal to the optical axis of the incident beam, which, when the incident beam falls on a reflecting region, reflects the incident beam to produce a fourth beam, and reflects a fifth beam which initially propagates in an opposite direction to the fourth beam so as to produce the first beam, and which, when the incident beam falls on a transmitting region, transmits the incident beam to produce the second beam, and a rotation drive device for rotating the rotating plate at a constant speed around the center in a plane, and the device further comprising: a reflecting region having a plurality of reflecting surfaces to produce the fifth beam based on the fourth beam. In this case, when the rotating plate rotates, the first beam, which is generated such that the incident beam is reflected by the rotating plate to become the fourth beam and then the fifth beam generated by the reflecting portion is reflected again by the rotating plate, and the third beam, which is generated such that the incident beam is transmitted by the rotating plate to become the second beam and then transmitted again by the rotating plate due to the reflecting means, are generated alternately.

Bei einem optischen Verzögerungsgerät gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung bewegt die Bewegungseinrichtung den reflektierenden optischen Unterbrecher zusammen mit der Reflexionseinrichtung. In diesem Fall behalten der erste und der dritte Strahl eine konstante Verzögerungsdifferenz bei, es ändern sich jedoch ihre jeweiligen Verzögerungsbeträge.In an optical delay device according to another aspect of the present invention, the moving means the reflective optical interrupter together with the reflection means. In this case, the first and third beams maintain a constant delay difference, but their respective delay amounts change.

Die vorliegende Erfindung wird beim Lesen der nachstehenden detaillierten Beschreibung und der anliegenden Zeichnung, welche nur der Erläuterung dienen und daher nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend angesehen werden sollten, vollständiger verstanden werden.The present invention will be more fully understood upon reading the following detailed description and the accompanying drawings which are given for illustration only and thus should not be considered as limiting the present invention.

Der weitere Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wird beim Lesen der nachstehenden detaillierten Beschreibung verständlich werden. Es ist jedoch zu verstehen, daß die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, wenngleich sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, nur der Erläuterung dienen, weil verschiedene Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen, Fachleuten beim Lesen der detaillierten Beschreibung verständlich werden.The further scope of applicability of the present invention will become apparent upon reading the detailed description given below. It is to be understood, however, that the detailed description and specific examples, while indicating preferred embodiments of the invention, are for purposes of illustration only, since various changes and modifications which fall within the scope of the invention will become apparent to those skilled in the art upon reading the detailed description.

SHORT DESCRIPTION OF THE DRAWING

Fig. 1 ist eine Darstellung des Aufbaus des Geräts zum Messen eines elektrischen Felds unter Verwendung des herkömmlichen optischen Verzögerungsgeräts,Fig. 1 is a diagram showing the structure of the device for measuring an electric field using the conventional optical delay device,

Fig. 2 ist eine Darstellung des Aufbaus des herkömmlichen Spektrophotometers,Fig. 2 is a diagram of the structure of the conventional spectrophotometer,

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Verzögerungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform,Fig. 3 is a perspective view of an optical delay device according to the first embodiment,

Fig. 4 ist eine erklärende Darstellung einer rotierenden Platte eines reflektierenden optischen Unterbrechers,Fig. 4 is an explanatory diagram of a rotating plate of a reflective optical interrupter,

die Fig. 5 und 6 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform,Figs. 5 and 6 are explanatory diagrams of the operation of the optical delay device according to the first embodiment,

Fig. 7 ist ein Zeitablaufdiagramm des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der ersten Ausführungsform, · Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Verzögerungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform,Fig. 7 is a timing chart of the optical delay device according to the first embodiment, Fig. 8 is a perspective view of an optical delay device according to the second embodiment,

die Fig. 9 und 10 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform,Figs. 9 and 10 are explanatory diagrams of the operation of the optical delay device according to the second embodiment,

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Verzögerungsgeräts gemäß der dritten Ausführungsform,Fig. 11 is a perspective view of an optical delay device according to the third embodiment,

die Fig. 12 und 13 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der dritten Ausführungsform,Figs. 12 and 13 are explanatory diagrams of the operation of the optical delay device according to the third embodiment,

Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines Retroreflektors,Fig. 14 is a perspective view of a retroreflector,

Fig. 15 ist eine Draufsicht eines optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vierten Ausführungsform,Fig. 15 is a plan view of an optical delay device according to the fourth embodiment,

die Fig. 16 und 17 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vierten Ausführungsform,Figs. 16 and 17 are explanatory views of the operation of the optical delay device according to the fourth embodiment,

Fig. 18 ist eine Darstellung des Aufbaus eines Geräts zum Messen eines elektrischen Felds unter Verwendung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der zweiten Ausführungsform undFig. 18 is a diagram showing the structure of an electric field measuring device using the optical delay device according to the second embodiment, and

Fig. 19 ist eine erklärende Darstellung eines Beleuchtungszeitsteuerverfahrens beim Gerät zum Messen eines elektrischen Felds.Fig. 19 is an explanatory diagram of an illumination timing control method in the electric field measuring apparatus.

DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Das optische Verzögerungsgerät, das in dem in Fig. 1 dargestellten Gerät zum Messen eines elektrischen Felds verwendet wird, ist dafür eingerichtet, die Einfallszeit des Abtastlichts auf das elektrooptische Material 5 in bezug auf die Referenz bei der Einfallszeit des Auslöselichts auf das gemessene Objekt 4 einzustellen, und das Abtastlicht fällt ständig auf das elektrooptische Material 5. Um die Intensität des Abtastlichts im Lock-In-Verstärker 12 synchron zu erfassen, muß das Auslöselicht daher durch den optischen Modulator 3 optisch moduliert werden. Wenn das Auslöselicht jedoch auf das einer Modulation der Durchlässigkeit und seiner Unterbrechung unterzogene gemessene Objekt 4 fällt, stört die Modulation den Betrieb des gemessenen Objekts 4, und die durch photoelektrische Umwandlung erzeugten elektrischen Impulse werden manchmal instabil, was eine genaue Messung nicht zuläßt.The optical delay device used in the electric field measuring device shown in Fig. 1 is arranged to adjust the incident time of the scanning light on the electro-optical material 5 with respect to the reference at the incident time of the trigger light on the measured object 4, and the scanning light is constantly incident on the electro-optical material 5. In order to synchronously detect the intensity of the scanning light in the lock-in amplifier 12, the trigger light must therefore be optically modulated by the optical modulator 3. When the trigger light However, when the light falls on the measured object 4 subjected to modulation of transmittance and its interruption, the modulation disturbs the operation of the measured object 4, and the electrical pulses generated by photoelectric conversion sometimes become unstable, which does not allow accurate measurement.

Andererseits verwendet das in Fig. 2 dargestellte Spektrophotometer die reflektierenden Unterbrecher und Lock- In-Verstärker, und sein Aufbau ähnelt demjenigen des Geräts zum Messen eines elektrischen Felds. Wenngleich das Spektrophotometer die optischen Wege regelmäßig umschaltet, weist es jedoch nicht das optische Verzögerungsgerät zum Ändern der optischen Wegdifferenz im Laufe der Zeit auf, und es wird daher in bezug darauf nichts beschrieben oder vorgeschlagen.On the other hand, the spectrophotometer shown in Fig. 2 uses the reflective interrupters and lock-in amplifiers, and its structure is similar to that of the device for measuring an electric field. However, although the spectrophotometer switches the optical paths regularly, it does not have the optical delay device for changing the optical path difference with the passage of time, and therefore nothing is described or suggested with respect to it.

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in Einzelheiten mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnung bezeichnen gleiche Elemente die gleichen Symbole, und es wird auf eine redundante Beschreibung verzichtet.The embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, like elements denote like symbols, and redundant description is omitted.

(First embodiment)

Zuerst wird die erste Ausführungsform erklärt. Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.First, the first embodiment will be explained. Fig. 3 is a perspective view of the optical delay device according to the present embodiment.

Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfaßt einen reflektierenden optischen Unterbrecher 110, um den einfallenden Strahl I0 abwechselnd zu reflektieren und durchzulassen und dadurch abwechselnd einen reflektierten Strahl I1 und einen durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen, einen Reflektor 120 zum normalen Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 110 durchgelassenen Strahls I2, um einen Strahl I3 zu erzeugen, der wiederum zum reflektierenden optischen Unterbrecher 110 läuft, einen beweglichen Tisch 130, an dem der Reflektor 120 befestigt ist und der sich entlang der optischen Achse des Strahls I2 hin- und herbewegen kann, einen Halbspiegel 140 zum Reflektieren eines Teils des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 110 reflektierten Strahls I3 und des vom Reflektor 120 reflektierten und erzeugten Strahls I3 in einer von der Richtung der optischen Achse des einfallenden Strahls I0 verschiedenen Richtung, eine Abschirmplatte 150 zum Abschirmen eines Strahls, der sich durch Teilreflexion des einfallenden Strahls I0 am Halbspiegel 140 ergibt, und eine feststehende Basis 160 zum Befestigen des reflektierenden optischen Unterbrechers 110, des Halbspiegels 140 und der Abschirmplatte 150 und zum Ermöglichen, daß sich der bewegliche Tisch 130 darauf bewegt.The optical delay device according to the present embodiment comprises a reflective optical interrupter 110 for alternately reflecting and transmitting the incident beam I0 and thereby alternately generating a reflected beam I1 and a transmitted beam I2, a reflector 120 for normally reflecting the beam I2 transmitted by the reflective optical interrupter 110 to generate a beam I3 which in turn travels to the reflective optical interrupter 110, a movable table 130 to which the reflector 120 is attached and which can reciprocate along the optical axis of the beam I2, a half mirror 140 for reflecting a part of the beam I3 reflected by the reflective optical interrupter 110 and the beam I3 reflected and generated by the reflector 120 in a direction different from the direction of the optical axis of the incident beam I0, a shield plate 150 for shielding a beam resulting from partial reflection of the incident beam I0 at the half mirror 140, and a fixed base 160 for fixing the reflective optical interrupter 110, the half mirror 140 and the shield plate 150 and allowing the movable table 130 to move thereon.

Der reflektierende optische Unterbrecher (Strahlteilungs-/Kopplungseinrichtung) 110 zum abwechselnden Erzeugen des reflektierten Strahls I1 und des durchgelassenen Strahls I2 anhand des einfallenden Strahls I0 besteht aus einer rotierenden Platte 111 zum Rotieren um einen Mittelpunkt 111a und einem Motor 112 zum Rotieren der rotierenden Platte mit einer konstanten Geschwindigkeit. Die rotierende Platte 111 besteht aus durchlässigen Bereichen 111b zum Durchlassen eines Strahls und reflektierenden Bereichen 111c zum Reflektieren eines Strahls, die regelmäßig abwechselnd in Umfangsrichtung um den Mittelpunkt 111a angeordnet sind, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Daraufhin wird diese rotierende Platte 111 normal zur Richtung der optischen Achse des einfallenden Strahls I0 positioniert und an einer Position angeordnet, wo sie abwechselnd das Durchlassen und das Reflektieren des einfallenden Strahls I0 bei einer Rotation wiederholen kann. Wenn daher bei einer Rotation der rotierenden Platte 111 mit konstanter Geschwindigkeit der einfallende Strahl durch den durchlässigen Bereich 111b tritt, wird der durchgelassene Strahl I2 erzeugt, welcher zum Reflektor 120 weiterläuft, und wenn der einfallende Strahl durch den reflektierenden Bereich 111c reflektiert wird, wird der reflektierte Strahl I1 erzeugt und der Strahl I2 lauft zum Halbspiegel 140 weiter. Insbesondere werden dieser reflektierte Strahl I1 und der durchgelassene Strahl I2 regelmäßig abwechselnd erzeugt. Die durchlässigen Bereiche 111b können Perforationen sein, oder sie können aus einem Element in der Art transparenten Glases bestehen, das Licht durchläßt.The reflective optical interrupter (beam splitting/coupling device) 110 for alternately generating the reflected beam I1 and the transmitted beam I2 from the incident beam I0 is composed of a rotating plate 111 for rotating about a center 111a and a motor 112 for rotating the rotating plate at a constant speed. The rotating plate 111 is composed of transmitting regions 111b for transmitting a beam and reflecting regions 111c for reflecting a beam, which are regularly alternately arranged in the circumferential direction about the center 111a, as shown in Fig. 4. Then, this rotating plate 111 is positioned normal to the direction of the optical axis of the incident beam I0 and arranged at a position where it can alternately repeat transmitting and reflecting the incident beam I0 in one rotation. Therefore, when the rotating plate 111 rotates at a constant speed, when the incident beam passes through the transmitting region 111b, the transmitted beam I2 is generated, which proceeds to the reflector 120, and when the incident beam is reflected by the reflecting region 111c, the reflected beam I1 is generated, and the beam I2 proceeds to the half mirror 140. Specifically, this reflected beam I1 and the transmitted beam I2 generated in regular alternation. The permeable areas 111b may be perforations, or they may consist of an element such as transparent glass that allows light to pass through.

Die reflektierende Oberfläche des Reflektors 120 zum Erzeugen des Strahls I3 beim Einfallen des durchgelassenen Strahls I2 ist normal zur Richtung der optischen Achse des durchgelassenen Strahls I2, und der Strahl I3 läuft demgemäß in entgegengesetzter Richtung zum durchgelassenen Strahl I2 und auf der gleichen optischen Achse wie dieser. Der bewegliche Tisch 130 zum Bewegen dieses Reflektors 120 dient dem Bewegen des Reflektors entlang der optischen Achse des durchgelassenen Strahls I2, und er weist beispielsweise eine Zahnstangenstruktur auf.The reflecting surface of the reflector 120 for generating the beam I3 upon incidence of the transmitted beam I2 is normal to the direction of the optical axis of the transmitted beam I2, and the beam I3 accordingly travels in the opposite direction to the transmitted beam I2 and on the same optical axis as the transmitted beam I2. The movable table 130 for moving this reflector 120 is for moving the reflector along the optical axis of the transmitted beam I2, and has, for example, a rack and pinion structure.

Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet folgendermaßen. Die Fig. 5 und 6 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.The optical delay device according to the present embodiment operates as follows. Figs. 5 and 6 are explanatory diagrams of the operation of the optical delay device according to the present embodiment.

Wenn der vom Halbspiegel 140 teilweise durchgelassene einfallende Strahl I0 auf den reflektierenden Bereich 111c der rotierenden Platte 111 fällt (Fig. 5), wird der einfallende Strahl I0 vom reflektierenden Bereich 111c reflektiert, um den reflektierten Strahl I1 zu erzeugen. Der reflektierte Strahl I1 läuft in entgegengesetzter Richtung zum einfallenden Strahl I0 und auf der gleichen optischen Achse wie dieser und erreicht den Halbspiegel 140. Der Strahl I1 wird vom Halbspiegel 140 teilreflektiert.When the incident beam I0 partially transmitted by the half mirror 140 is incident on the reflecting portion 111c of the rotating plate 111 (Fig. 5), the incident beam I0 is reflected by the reflecting portion 111c to produce the reflected beam I1. The reflected beam I1 travels in the opposite direction to the incident beam I0 and on the same optical axis as the incident beam I0 and reaches the half mirror 140. The beam I1 is partially reflected by the half mirror 140.

Wenn der vom Halbspiegel 140 teilweise durchgelassene einfallende Strahl I0 andererseits auf den durchlässigen Bereich 111b der rotierenden Platte 111 fällt (Fig. 6), wird der einfallende Strahl I0 vom durchlässigen Bereich 111b durchgelassen, um den durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen. Der durchgelassene Strahl I2 erreicht den Reflektor 120, wo er reflektiert wird, um den Strahl I3 zu erzeugen. Der Strahl I3 läuft in Gegenrichtung zum durchgelassenen Strahl I2 und auf der gleichen optischen Achse wie dieser, er wird wiederum vom durchlässigen Bereich 111b der rotierenden Platte 111 durchgelassen, und er erreicht dann den Halbspiegel 140, durch den er teilreflektiert wird.On the other hand, when the incident beam I0 partially transmitted by the half mirror 140 is incident on the transmitting region 111b of the rotating plate 111 (Fig. 6), the incident beam I0 is transmitted by the transmitting region 111b to produce the transmitted beam I2. The transmitted beam I2 reaches the reflector 120 where it is reflected to produce the beam I3. The beam I3 travels in the opposite direction to the transmitted beam I2 and on the same optical axis as it, and is in turn transmitted by the transmissive region 111b of the rotating plate 111, and then reaches the half mirror 140, by which it is partially reflected.

Weil die rotierende Platte 111 durch den Motor 112 mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht wird, werden die Strahlen I1 und I3 regelmäßig abwechselnd erzeugt und auf der gleichen optischen Achse ausgegeben. Wenn L der Abstand zwischen dem reflektierenden Bereich 111c der rotierenden Platte 111 und der reflektierenden Fläche des Reflektors 120 ist, weist der Strahl I3 eine optische Weglänge auf, die um die Differenz 2L länger ist als diejenige des Strahls I1 mit dem festen optischen Weg, und die Weglängendifferenz kann durch Bewegen der Position des Reflektors 120 durch den beweglichen Tisch 130 geändert werden. Falls die rotierende Platte 111 weiterhin durch den Motor 112 mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird, so daß die Schaltfrequenz der reflektierenden Bereiche 111c und der durchlässigen Bereiche 111b f (Hz) ist, werden der Strahl I1 und der Strahl I3 mit der Weglängendifferenz 2L zwischen ihnen abwechselnd bei der Wiederholungsfrequenz f' (Hz) erzeugt.Because the rotating plate 111 is rotated by the motor 112 at a constant speed, the beams I1 and I3 are regularly alternately generated and output on the same optical axis. When L is the distance between the reflecting portion 111c of the rotating plate 111 and the reflecting surface of the reflector 120, the beam I3 has an optical path length longer than that of the beam I1 having the fixed optical path by the difference 2L, and the path length difference can be changed by moving the position of the reflector 120 by the movable table 130. If the rotating plate 111 is further rotated by the motor 112 at a constant speed so that the switching frequency of the reflecting regions 111c and the transmitting regions 111b is f (Hz), the beam I1 and the beam I3 having the path length difference 2L between them are alternately generated at the repetition frequency f' (Hz).

Fig. 7 zeigt einen Betriebszeitablauf des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.Fig. 7 shows an operation timing of the optical delay device according to the present embodiment.

In Fig. 7 ist der Fall dargestellt, in dem die Beziehung zwischen der Schaltfrequenz f und der Wiederholungsfrequenz f' = 2f ist. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß der Unterbrechungsvorgang mit dem eingegebenen Impulsstrahl synchronisiert ist. Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet vorteilhaft, wenn die Wiederholungsfrequenz f' höher ist als die Schaltfrequenz f.Fig. 7 shows the case where the relationship between the switching frequency f and the repetition frequency f' = 2f. However, it is not necessary that the interruption operation be synchronized with the input pulse beam. The optical delay device according to the present invention operates advantageously when the repetition frequency f' is higher than the switching frequency f.

(Second embodiment)

Als nächstes wird die zweite Ausführungsform erklärt. Fig. 8 ist eine perspektivische Darstellung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.Next, the second embodiment will be explained. Fig. 8 is a perspective view of the optical delay device according to the present embodiment.

Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfaßt einen reflektierenden optischen Unterbrecher 210, um den einfallenden Strahl I0 abwechselnd zu reflektieren und durchzulassen und dadurch abwechselnd einen reflektierten Strahl I4 und einen durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen, Reflektoren 220 und 221 zum Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 210 durchgelassenen Strahls I2, um einen Strahl I3 zu erzeugen, der parallel zur optischen Achse des Strahls I2 und in Gegenrichtung dazu läuft, einen reflektierenden optischen Unterbrecher 215 zum Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 210 reflektierten Strahls I4 beim Einfall auf diesen und zum Durchlassen des Strahls I3 beim Einfall des vom Reflektor 221 reflektierten Strahls I3, einen beweglichen Tisch 230, auf dem die Reflektoren 220 und 221 befestigt sind und der sich entlang der optischen Achse des Strahls I2 bewegen kann, eine feststehende Basis 260 zum Befestigen der reflektierenden optischen Unterbrecher 210, 215 auf dieser, welche es ermöglicht, daß sich der bewegliche Tisch 230 darauf bewegt, und eine Unterbrechersteuereinrichtung 270 zum Steuern der mit der Reflexion bzw. Transmission des Strahls an den zwei reflektierenden optischen Unterbrechern 210 und 215 synchronisierten Rotation.The optical delay device according to the present embodiment comprises a reflective optical interrupter 210 for alternately reflecting and transmitting the incident beam I0 and thereby alternately generating a reflected beam I4 and a transmitted beam I2, reflectors 220 and 221 for reflecting the beam I2 transmitted by the reflecting optical interrupter 210 to generate a beam I3 running parallel to and in the opposite direction to the optical axis of the beam I2, a reflecting optical interrupter 215 for reflecting the beam I4 reflected by the reflecting optical interrupter 210 when incident thereon and for transmitting the beam I3 when incident thereon of the beam I3 reflected by the reflector 221, a movable table 230 on which the reflectors 220 and 221 are mounted and which can move along the optical axis of the beam I2, a fixed base 260 for mounting the reflecting optical interrupters 210, 215 thereon which allows the movable table 230 to move thereon, and an interrupter control device 270 for controlling the rotation synchronized with the reflection or transmission of the beam at the two reflective optical interrupters 210 and 215.

Die reflektierenden optischen Unterbrecher 210 und 215, die jeweils dem Erzeugen des durchgelassenen Strahls und des reflektierten Strahls dienen, sind ebenso aufgebaut wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene reflektierende optische Unterbrecher 110. Die Anordnungswinkel der Unterbrecher 210 und 215 sind jedoch von demjenigen bei der ersten Ausführungsform in bezug auf die optische Achse des einfallenden Strahls verschieden. Insbesondere ist die rotierende Platte 211 des reflektierenden optischen Unterbrechers 210 so angeordnet, daß die Normale dazu den Winkel α in bezug auf die optische Achse des einfallenden Strahls I0 bildet, während die rotierende Platte 216 des reflektierenden optischen Unterbrechers 215 so angeordnet ist, daß die Normale dazu den Winkel (90º - α) in bezug auf die optische Achse des Strahls I4 bildet. Weiterhin befindet sich die rotierende Platte 216 an einer Position, an der sie den von der rotierenden Platte 211 reflektierten Strahl I4 reflektieren kann. Wenn der Strahl I4, der reflektiert und erzeugt wird, wenn der einfallende Strahl I0 auf den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 211 fällt, den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 216 erreicht, wird der Strahl I4 vom reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 216 reflektiert, wodurch der Strahl I1 erzeugt wird. Die optische Achse dieses Strahls I1 verläuft parallel zu derjenigen des einfallenden Strahls I0, und der Strahl I1 läuft in Gegenrichtung zur Einfallsrichtung des einfallenden Strahls I0.The reflective optical interrupters 210 and 215, which serve to generate the transmitted beam and the reflected beam, respectively, are constructed in the same way as the reflective optical interrupter 110 described in the first embodiment. However, the arrangement angles of the interrupters 210 and 215 are different from that in the first embodiment with respect to the optical axis of the incident beam. In particular, the rotating plate 211 of the reflective optical interrupter 210 is arranged so that the normal thereto forms the angle α with respect to the optical axis of the incident beam I0, while the rotating plate 216 of the reflective optical interrupter 215 is arranged so that the normal thereto forms the angle (90° - α) with respect to the optical axis of the beam I4. Furthermore, the rotating plate 216 is at a position where it can reflect the beam I4 reflected from the rotating plate 211. When the beam I4, which is reflected and generated when the incident beam I0 is incident on the reflecting portion of the rotating plate 211, reaches the reflecting portion of the rotating plate 216, the beam I4 is reflected from the reflecting portion of the rotating plate 216, thereby generating the beam I1. The optical axis of this beam I1 is parallel to that of the incident beam I0, and the beam I1 travels in the opposite direction to the direction of incidence of the incident beam I0.

Der Reflektor 220, der den vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 211 des reflektierenden optischen Unterbrechers 210 durchgelassenen Strahl I2 reflektiert, ist so angeordnet, daß die Normale zu seiner reflektierenden Fläche den Winkel β in bezug auf die optische Achse des Strahls I2 bildet, während der Reflektor 221 so angeordnet ist, daß die Normale zu seiner reflektierenden Flache den Winkel (90º - β) in bezug auf die optische Achse des nach der Reflexion durch den Reflektor 220 ankommenden Strahls bildet. Daher verläuft die optische Achse des Strahls I3, der durch die Reflexion vom Reflektor 221 erzeugt wird, parallel zur optischen Achse des auf den Reflektor 220 fallenden Strahls I2, und der Strahl I3 läuft in Gegenrichtung zum Strahl I2.The reflector 220, which reflects the beam I2 transmitted by the transmissive portion of the rotating plate 211 of the reflecting optical interrupter 210, is arranged so that the normal to its reflecting surface forms the angle β with respect to the optical axis of the beam I2, while the reflector 221 is arranged so that the normal to its reflecting surface forms the angle (90° - β) with respect to the optical axis of the beam arriving after reflection by the reflector 220. Therefore, the optical axis of the beam I3 produced by the reflection from the reflector 221 is parallel to the optical axis of the beam I2 incident on the reflector 220, and the beam I3 travels in the opposite direction to the beam I2.

Weiterhin sind die Reflektoren 220, 221 so angeordnet, daß hinter dem reflektierenden optischen Unterbrecher 215 die optische Achse des durch Reflexion vom Reflektor 221 erzeugten Strahls I3 mit der optischen Achse des durch Reflexion von der rotierenden Platte 216 erzeugten Strahls I1 ausgerichtet wird.Furthermore, the reflectors 220, 221 are arranged so that behind the reflective optical interrupter 215 the optical axis of the beam I3 generated by reflection from the reflector 221 is aligned with the optical axis of the beam I1 generated by reflection from the rotating plate 216.

Die Unterbrechersteuereinrichtung 270 zum Steuern der Rotation der reflektierenden optischen Unterbrecher 210 und 215 steuert die Rotation der Motoren 212 und 217 zum jeweiligen Drehen der rotierenden Platten 211 und 216, so daß, wenn die rotierende Platte 211 den einfallenden Strahl I0 reflektiert, die rotierende Platte 216 auch den Strahl I4 reflektiert und die rotierende Platte 216 auch den Strahl I3 durchläßt, wenn die rotierende Platte 211 den einfallenden Strahl I0 durchläßt.The interrupter control device 270 for controlling the rotation of the reflective optical interrupters 210 and 215 controls the rotation of the motors 212 and 217 for rotating the rotating plates 211 and 216, respectively, so that when the rotating plate 211 reflects the incident beam I0, the rotating plate 216 also reflects the beam I4, and the rotating plate 216 also transmits the beam I3 when the rotating plate 211 transmits the incident beam I0.

Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet folgendermaßen. Die Fig. 9 und 10 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.The optical delay device according to the present embodiment operates as follows. Figs. 9 and 10 are explanatory diagrams of the operation of the optical delay device according to the present embodiment.

Wenn der einfallende Strahl I0 auf den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 211 fällt (Fig. 9), wird der einfallende Strahl I0 von dem reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 211 reflektiert, um den Strahl I4 zu erzeugen. Der Strahl I4 fällt auf den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 216 und wird dadurch reflektiert, um den Strahl I1 zu erzeugen. Dieser Strahl I1 läuft in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl I0 und auf der optischen Achse parallel zu derjenigen des einfallenden Strahls I0.When the incident beam I0 is incident on the reflecting portion of the rotating plate 211 (Fig. 9), the incident beam I0 is reflected by the reflecting portion of the rotating plate 211 to produce the beam I4. The beam I4 is incident on the reflecting portion of the rotating plate 216 and is reflected thereby to produce the beam I1. This beam I1 travels in the opposite direction to the incident beam I0 and on the optical axis parallel to that of the incident beam I0.

Wenn der einfallende Strahl I0 andererseits auf den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 211 fällt (Fig. 10), wird der einfallende Strahl I0 vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 211 durchgelassen, um den Strahl I2 zu erzeugen. Der Strahl I2 wird von jedem der Reflektoren 220 und 221 reflektiert, wodurch der Strahl I3 erzeugt wird. Der Strahl I3 wird vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 216 durchgelassen, so daß er auf der gleichen optischen Achse wie der Strahl I1 läuft.On the other hand, when the incident beam I0 is incident on the transmissive region of the rotating plate 211 (Fig. 10), the incident beam I0 is transmitted by the transmissive region of the rotating plate 211 to produce the beam I2. The beam I2 is reflected by each of the reflectors 220 and 221, thereby producing the beam I3. The beam I3 is transmitted by the transmissive region of the rotating plate 216 so that it travels on the same optical axis as the beam I1.

Wenn die rotierenden Platten 211 und 216, von der Unterbrechersteuereinrichtung 270 gesteuert, durch die Motoren 212 bzw. 217 gedreht werden, werden der Strahl I1 mit einer festen optischen Weglänge und der Strahl I3 mit einer optischen Weglänge, die von derjenigen des Strahls I1 verschieden ist, regelmäßig abwechselnd erzeugt und auf der gleichen optischen Achse ausgegeben. Durch Bewegen der Reflektoren 220 und 221 durch den beweglichen Tisch 230 kann die optische Weglängendifferenz zwischen den Strahlen I1 und I3 geändert werden.When the rotating plates 211 and 216 are rotated by the motors 212 and 217, respectively, under the control of the interrupter controller 270, the beam I1 having a fixed optical path length and the beam I3 having an optical path length different from that of the beam I1 are regularly alternately generated and output on the same optical axis. By moving the reflectors 220 and 221 by the movable table 230, the optical path length difference between the beams I1 and I3 can be changed.

Der Betriebszeitablauf des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform ähnelt dem Betriebszeitablauf in Fig. 7.The operation timing of the optical delay device according to the present embodiment is similar to the operation timing in Fig. 7.

Weil das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Halbspiegel nicht zu verwenden braucht, welcher beim optischen Verzögerungsgerät gemäß der ersten Ausführungsform erforderlich war, kann der ausfallende Strahl (Strahl I1 oder I3) hinsichtlich der Lichtmenge des einfallenden Strahls I0 verlustfrei erhalten werden.Because the optical delay device according to the present embodiment does not need to use the half mirror which was required in the optical delay device according to the first embodiment, the outgoing beam (beam I1 or I3) can be obtained without loss in the light quantity of the incident beam I0.

(Third embodiment)

Als nächstes wird die dritte Ausführungsform erklärt. Fig. 11 ist eine perspektivische Darstellung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.Next, the third embodiment will be explained. Fig. 11 is a perspective view of the optical delay device according to the present embodiment.

Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfaßt einen reflektierenden optischen Unterbrecher 310, um den einfallenden Strahl I0 einer abwechselnden Reflexion und Transmission zu unterziehen, um abwechselnd einen reflektierten Strahl I4 und einen durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen, Reflektoren 320 und 321 zum Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 310 durchgelassenen Strahls I2, um einen Strahl I3 zu erzeugen, der parallel zur optischen Achse des Strahls I2, jedoch entgegengesetzt dazu läuft, Reflektoren 322 und 323 zum Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 310 reflektierten Strahls I4, um einen Strahl I5 zu erzeugen, der parallel zur optischen Achse des Strahls I4, jedoch entgegengesetzt dazu läuft, einen beweglichen Tisch 330, an dem die Reflektoren 320 und 321 befestigt sind und der sich entlang der optischen Achse des Strahls I2 bewegen kann, Blenden 380 bis 383, die jeweils für den einfallenden Strahl I0 und die Ausgangsstrahlen I1, I3 bereitgestellt sind, sowie eine feststehende Basis 360 zum Befestigen der reflektierenden optischen Unterbrecher 310, der Reflektoren 322, 323 und der Blenden 380 bis 383, worauf sich der bewegliche Tisch 330 bewegen kann.The optical delay device according to the present embodiment comprises a reflective optical interrupter 310 for subjecting the incident beam I0 to alternate reflection and transmission to alternately generate a reflected beam I4 and a transmitted beam I2, reflectors 320 and 321 for reflecting the beam I2 transmitted by the reflective optical interrupter 310 to generate a beam I3 running parallel to the optical axis of the beam I2 but opposite thereto, reflectors 322 and 323 for reflecting the beam I4 reflected by the reflective optical interrupter 310 to generate a beam I5 running parallel to the optical axis of the beam I4 but opposite thereto, a movable table 330 to which the reflectors 320 and 321 are attached and which moves along the optical axis of the beam I2, apertures 380 to 383 provided for the incident beam I0 and the output beams I1, I3, respectively, and a fixed base 360 for mounting the reflective optical interrupters 310, the reflectors 322, 323 and the apertures 380 to 383, on which the movable table 330 can move.

Der reflektierende optische Unterbrecher 310, der gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist genauso aufgebaut wie der in der ersten Ausführungsform beschriebene reflektierende optische Unterbrecher 110. Der reflektierende optische Unterbrecher 310 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist jedoch unter einem vorbestimmten Winkel in bezug auf die optische Achse des einfallenden Strahls I0 geneigt.The reflective optical interrupter 310 used according to the present embodiment is constructed in the same way as the reflective optical interrupter 110 described in the first embodiment. However, the reflective optical interrupter 310 according to the present embodiment is inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the incident beam I0.

Weiterhin sind die gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendeten Reflektoren 320 und 321 ebenso angeordnet und arbeiten ebenso wie die in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Reflektoren 220 und 221. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der am Reflektor 321 erzeugte Strahl I3 jedoch auf den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311 gerichtet, die den durchgelassenen Strahl I2 erzeugt hat, und von ihrem durchlässigen Bereich durchgelassen. Der durchlässige Bereich, der den Strahl I3 durchläßt, und der durchlässige Bereich, der den Strahl I2 durchläßt, können derselbe sein, oder sie können voneinander verschieden sein.Furthermore, the reflectors 320 and 321 used according to the present embodiment are arranged and operate in the same way as the reflectors 220 and 221 described in the second embodiment. However, according to the present embodiment, the beam I3 generated at the reflector 321 is directed to the transmitting region of the rotating plate 311 that generated the transmitted beam I2 and is transmitted by its transmitting region. The transmitting region that transmits the beam I3 and the transmitting region that transmits the beam I2 may be the same or they may be different from each other.

Wenn der vom reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 reflektierte Strahl I4 auf den Reflektor 322 fällt, reflektiert der Reflektor 322 den Strahl I4 zum Reflektor 323. Wenn der vom Reflektor 322 reflektierte Strahl auf den Reflektor 323 fällt, reflektiert der Reflektor 323 den Strahl, um den Strahl I5 zu erzeugen. Die optische Achse dieses Strahls I5 ist parallel zur optischen Achse des Strahls I4, und der Strahl I5 läuft in Gegenrichtung zum Strahl I4.When the beam I4 reflected from the reflecting portion of the rotating plate 311 is incident on the reflector 322, the reflector 322 reflects the beam I4 to the reflector 323. When the beam reflected from the reflector 322 is incident on the reflector 323, the reflector 323 reflects the beam to produce the beam I5. The optical axis of this beam I5 is parallel to the optical axis of the beam I4, and the beam I5 travels in the opposite direction to the beam I4.

Weiterhin sind die Reflektoren 320 bis 323 so angeordnet, daß die optische Achse des durch Reflexion vom Reflektor 321 erzeugten Strahls I3 und die optische Achse des beim Einfallen des Strahls I5 durch Reflexion von der rotierenden Platte 311 erzeugten Strahls I1 hinter dem reflektierenden optischen Unterbrecher 310 gleich sind. Wenn der einfallende Strahl I0 demgemäß auf den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311 fällt, um den durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen, läuft der am Reflektor 321 erzeugte Strahl I3 durch den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311, und wenn der einfallende Strahl I0 auf den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 fällt, um den reflektierten Strahl I4 zu erzeugen, wird der am Reflektor 323 erzeugte Strahl I5 vom reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 reflektiert, so daß er zum Strahl I1 wird.Furthermore, the reflectors 320 to 323 are arranged so that the optical axis of the beam I3 generated by reflection from the reflector 321 and the optical axis of the beam I1 generated by the incident beam I5 by reflection from the rotating plate 311 are the same behind the reflective optical interrupter 310. Accordingly, when the incident beam I0 falls on the transmitting region of the rotating plate 311 to generate the transmitted beam I2, the beam I3 generated by the reflector 321 generated beam I3 passes through the transmissive portion of the rotating plate 311, and when the incident beam I0 falls on the reflecting portion of the rotating plate 311 to generate the reflected beam I4, the beam I5 generated at the reflector 323 is reflected by the reflecting portion of the rotating plate 311 to become the beam I1.

Die Blenden 380 und 381, durch die der einfallende Strahl I0 hindurchtritt, dienen dem Positionieren der optischen Achse des einfallenden Strahls I0 in bezug auf die optische Eintrittsachse des optischen Verzögerungsgeräts, während die Blenden 382 und 383, durch die die ausfallenden Strahlen I1 und I3 treten, dem Positionieren der optischen Achse der ausfallenden Strahlen I1 und I3 in bezug auf die optische Austrittsachse des optischen Verzögerungsgeräts dienen.The apertures 380 and 381 through which the incident beam I0 passes serve to position the optical axis of the incident beam I0 with respect to the optical entrance axis of the optical delay device, while the apertures 382 and 383 through which the outgoing beams I1 and I3 pass serve to position the optical axis of the outgoing beams I1 and I3 with respect to the optical exit axis of the optical delay device.

Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform arbeitet folgendermaßen. Die Fig. I2 und I3 sind erklärende Darstellungen der Arbeitsweise des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.The optical delay device according to the present embodiment operates as follows. Figs. 12 and 13 are explanatory diagrams of the operation of the optical delay device according to the present embodiment.

Wenn der einfallende Strahl I0, nachdem er durch die Blenden 380 und 381 hindurchgetreten ist, auf den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 fällt (Fig. 12), wird der einfallende Strahl I0 von dem reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 reflektiert, um den reflektierten Strahl I4 zu erzeugen. Der Strahl I4 wird von den Reflektoren 322 und 323 reflektiert, um den Strahl I5 zu erzeugen, der in Gegenrichtung zum Strahl I4 und auf der optischen Achse parallel zu derjenigen des Strahls I4 läuft. Daraufhin wird der Strahl I5 durch den reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 311 reflektiert, um den Strahl I1 zu erzeugen, der in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl I0 und auf der optischen Achse parallel zu derjenigen des einfallenden Strahls I0 läuft.When the incident beam I0, after passing through the apertures 380 and 381, falls on the reflecting portion of the rotating plate 311 (Fig. 12), the incident beam I0 is reflected by the reflecting portion of the rotating plate 311 to produce the reflected beam I4. The beam I4 is reflected by the reflectors 322 and 323 to produce the beam I5 which travels in the opposite direction to the beam I4 and on the optical axis parallel to that of the beam I4. Then the beam I5 is reflected by the reflecting portion of the rotating plate 311 to produce the beam I1 which travels in the opposite direction to the incident beam I0 and on the optical axis parallel to that of the incident beam I0.

Wenn der einfallende Strahl I0 andererseits auf den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311 fällt (Fig. 13), wird er vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311 durchgelassen, um den Strahl I2 zu erzeugen. Dieser Strahl I2 wird von den Reflektoren 320 und 321 reflektiert, um den Strahl I3 zu erzeugen. Der Strahl I3 tritt durch den durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 311, so daß er auf der gleichen optischen Achse wie der Strahl I1 läuft.On the other hand, when the incident beam I0 is incident on the transmissive region of the rotating plate 311 (Fig. 13), it is transmitted through the transmissive region of the rotating plate 311 to produce the beam I2. This beam I2 is reflected by the reflectors 320 and 321 to produce the beam I3. The beam I3 passes through the transmissive region of the rotating plate 311 so that it travels on the same optical axis as the beam I1.

Wenn die rotierende Platte 311 durch den Motor 312 gedreht wird, werden der Strahl I1 mit einer festen optischen Weglänge und der Strahl I3 mit einer optischen Weglänge, die von derjenigen des Strahls I1 verschieden ist, regelmäßig abwechselnd erzeugt und auf der gleichen optischen Achse ausgegeben. Durch Bewegen der Reflektoren 320 und 321 durch den beweglichen Tisch 330 kann die optische Weglängendifferenz zwischen dem Strahl I1 und dem Strahl I3 geändert werden.When the rotating plate 311 is rotated by the motor 312, the beam I1 having a fixed optical path length and the beam I3 having an optical path length different from that of the beam I1 are regularly alternately generated and output on the same optical axis. By moving the reflectors 320 and 321 by the movable table 330, the optical path length difference between the beam I1 and the beam I3 can be changed.

Die Reflektoren 320 und 321 können durch einen Retroreflektor ersetzt werden, wie in Fig. 14 dargestellt ist. Der Retroreflektor ist ein Tripelspiegelreflektor, der aus drei reflektierenden Flächen besteht, und er gibt beim Einfall des Strahls I2 den Strahl I3 aus, der in Gegenrichtung zum Strahl I2 und parallel zu seiner optischen Achse läuft. Weil die Verwendung dieses Reflektors den Abstand zwischen der optischen Achse des einfallenden Strahls I2 und der optischen Achse des ausfallenden Strahls I3 leicht verkürzen kann, können die zwei Strahlen so angeordnet werden, daß sie durch einen einzigen durchlässigen Bereich des reflektierenden optischen Unterbrechers 311 laufen. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Reflektoren 322 und 323 durch einen Retroreflektor ersetzt werden.The reflectors 320 and 321 can be replaced by a retroreflector as shown in Fig. 14. The retroreflector is a corner cube reflector consisting of three reflecting surfaces, and it outputs, upon incidence of beam I2, beam I3 which travels in the opposite direction to beam I2 and parallel to its optical axis. Since the use of this reflector can slightly shorten the distance between the optical axis of the incident beam I2 and the optical axis of the outgoing beam I3, the two beams can be arranged to pass through a single transmissive region of the reflective optical interrupter 311. This is also the case when the reflectors 322 and 323 are replaced by a retroreflector.

Das optische Verzögerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform benötigt die zwei reflektierenden optischen Unterbrecher, und es ist dabei erforderlich, daß sie synchron gedreht werden, während beim optischen Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform nur die Verwendung eines einzigen reflektierenden optischen Unterbrechers erforderlich ist, wodurch der Aufbau einfach wird und die Steuerung erleichtert wird.The optical delay device according to the second embodiment requires the two reflective optical interrupters and is required to rotate them synchronously, while the optical delay device according to the present embodiment requires only the use of a single reflective optical interrupter, thereby making the structure simple and facilitating the control.

(Fourth embodiment)

Als nächstes wird die vierte Ausführungsform erklärt. Fig. 4 ist eine Draufsicht des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Ausführungsform.Next, the fourth embodiment will be explained. Fig. 4 is a plan view of the optical delay device according to the present embodiment.

Das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfaßt einen reflektierenden optischen Unterbrecher 410, um den einfallenden Strahl I0 einer abwechselnden Reflexion und Transmission zu unterziehen, um abwechselnd einen reflektierten Strahl I4 und einen durchgelassenen Strahl I2 zu erzeugen, ein rechtwinkliges Prisma 420 zum Reflektieren des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 410 durchgelassenen Strahls I2 und zum Erzeugen eines Strahls I3, der in Gegenrichtung zum Strahl I1 und parallel zur optischen Achse des Strahls I2 läuft, einen reflektierenden optischen Unterbrecher 415 zum Reflektieren des Strahls I4 beim Einfall des vom reflektierenden optischen Unterbrecher 410 reflektierten Strahls I4 und zum Durchlassen des Strahls I3 beim Einfall des vom rechtwinkligen Prisma 420 reflektierten Strahls I3, einen beweglichen Tisch 430, an dem die reflektierenden optischen Unterbrecher 410, 415 und das rechtwinklige Prisma 420 befestigt sind und der sich parallel zur optischen Achse des einfallenden Strahls I0 bewegen kann, eine feststehende Basis 460, worauf sich der bewegliche Tisch 430 bewegen kann, und eine Unterbrechersteuereinrichtung 470 zum Steuern der Rotation synchron mit der Reflexion bzw. Transmission des Strahls an den zwei reflektierenden optischen Unterbrechern 410 und 415.The optical delay device according to the present embodiment comprises a reflective optical interrupter 410 for subjecting the incident beam I0 to alternate reflection and transmission to alternately generate a reflected beam I4 and a transmitted beam I2, a right-angle prism 420 for reflecting the beam I2 transmitted by the reflective optical interrupter 410 and generating a beam I3 running in the opposite direction to the beam I1 and parallel to the optical axis of the beam I2, a reflective optical interrupter 415 for reflecting the beam I4 upon incidence of the beam I4 reflected by the reflective optical interrupter 410 and for transmitting the beam I3 upon incidence of the beam I3 reflected by the right-angle prism 420, a movable table 430 on which the reflective optical interrupters 410, 415 and the right-angle prism 420 and which can move parallel to the optical axis of the incident beam I0, a fixed base 460 on which the movable table 430 can move, and an interrupter control device 470 for controlling the rotation in synchronism with the reflection or transmission of the beam at the two reflective optical interrupters 410 and 415.

Die reflektierenden, optischen Unterbrecher 410, 415 und die Unterbrechersteuereinrichtung 470, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, sind in der gleichen Anordnung und mit der gleichen Arbeitsweise wie die reflektierenden optischen Unterbrecher 210, 215 und die Unterbrechersteuereinrichtung 270 gemäß der zweiten Ausführungsform eingerichtet.The reflective optical interrupters 410, 415 and the interrupter controller 470 used in the present embodiment are arranged in the same arrangement and with the same operation as the reflective optical interrupters 210, 215 and the interrupter controller 270 in the second embodiment.

Das gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendete rechtwinklige Prisma 420 ist ein Ersatz für die beiden Reflektoren 210 und 211 gemäß der zweiten Ausführungsform und hat die gleiche Funktion. Wenn insbesondere der Strahl I2 auf das Prisma fällt, reflektiert es den Strahl durch die beiden zueinander senkrechten Flächen, um den Strahl I3 zu erzeugen, der in Gegenrichtung zum Strahl I2 und parallel zur optischen Achse des Strahls I2 läuft.The right-angle prism 420 used in the present embodiment is a replacement for the two reflectors 210 and 211 in the second embodiment and has the same function. In particular, when the beam I2 is incident on the prism, it reflects the beam through the two mutually perpendicular surfaces to produce the beam I3 which travels in the opposite direction to the beam I2 and parallel to the optical axis of the beam I2.

Der wichtigste Unterschied der vorliegenden Ausführungsform gegenüber der zweiten Ausführungsform besteht darin, daß die beiden reflektierenden optischen Unterbrecher 410, 415 und das rechtwinklige Prisma 420 auf dem beweglichen Tisch 430 befestigt sind und daß sie sich gemeinsam entlang der optischen Achse des einfallenden Strahls I0 auf der feststehenden Basis 460 bewegen. Wenn sich der bewegliche Tisch 430 dementsprechend auf der feststehenden Basis 460 bewegt, ergibt sich eine Änderung der optischen Weglängen des Strahls I1 (Fig. 16), die erhalten wird, wenn der einfallende Strahl I0 von dem reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 411 reflektiert wird und dann von dem reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 416 reflektiert wird, und des Strahls I3 (Fig. 17), die erhalten wird, wenn der einfallende Strahl I0 vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 411 durchgelassen wird, von dem rechtwinkligen Prisma 420 reflektiert wird und dann von dem durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 416 durchgelassen wird, die optische Weglängendifferenz zwischen ihnen ist jedoch konstant.The most important difference of the present embodiment from the second embodiment is that the two reflective optical interrupters 410, 415 and the right-angle prism 420 are mounted on the movable table 430 and that they move together along the optical axis of the incident beam I0 on the fixed base 460. Accordingly, when the movable table 430 moves on the fixed base 460, there is a change in the optical path lengths of the beam I1 (Fig. 16) obtained when the incident beam I0 is reflected by the reflecting portion of the rotating plate 411 and then reflected by the reflecting portion of the rotating plate 416, and the beam I3 (Fig. 17) obtained when the incident beam I0 is transmitted by the transmitting portion of the rotating plate 411, reflected by the right-angle prism 420 and then transmitted by the transmitting portion of the rotating plate 416, but the optical path length difference between them is constant.

Zusammenfassend sei bemerkt, daß die optischen Verzögerungsgeräte gemäß den Ausführungsformen eins bis drei dafür eingerichtet sind, den Strahl I1 und den Strahl I3, die voneinander verschiedene Verzögerungen aufweisen, regelmäßig abwechselnd auf einer optischen Achse auszugeben, wobei sie die Verzögerung des Strahls I3 in bezug auf den Bezugsstrahl I1 mit der Bezugsverzögerung ändern können, während das optische Verzögerungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Hinsicht in gleicher Weise eingerichtet ist, daß die Strahlen I1 und I3 mit voneinander verschiedenen Verzögerungen regelmäßig abwechselnd auf einer optischen Achse ausgegeben werden, es jedoch die Verzögerungen der zwei Strahlen ändern kann, während die Verzögerungsdifferenz zwischen den Strahlen I1 und I3 konstant gehalten wird.In summary, the optical delay devices according to embodiments one to three are designed are arranged to output the beam I1 and the beam I3 having different delays from each other alternately on an optical axis, and can change the delay of the beam I3 with respect to the reference beam I1 with the reference delay, while the optical delay device according to the present embodiment is arranged in the same way in that the beams I1 and I3 having different delays from each other are outputted alternately on an optical axis regularly, but it can change the delays of the two beams while keeping the delay difference between the beams I1 and I3 constant.

(Fifth embodiment)

Als nächstes wird die fünfte Ausführungsform erklärt. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Beispiel, bei dem das optische Verzögerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform in einem Gerät zum Messen eines elektrischen Felds verwendet wird. Fig. 18 ist eine Strukturdarstellung des Geräts zum Messen eines elektrischen Felds, bei dem das optische Verzögerungsgerät gemäß der zweiten Ausführungsform verwendet wird.Next, the fifth embodiment will be explained. The present embodiment is an example in which the optical delay device according to the second embodiment is used in an electric field measuring device. Fig. 18 is a structural diagram of the electric field measuring device in which the optical delay device according to the second embodiment is used.

Das Gerät zum Messen eines elektrischen Felds gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfaßt eine Laserquelle 510 zum Ausgeben gepulsten Pikosekunden-Laserlichts, dessen Wiederholungsfrequenz beispielsweise 80 MHz ist, was ein sehr hoher Wert ist, einen Halbspiegel 520, der einen Teil des Laserlichts durchläßt, jedoch den Rest reflektiert, Reflektoren 521 und 522 zum Leiten des vom Halbspiegel 520 reflektierten Laserlichts (Auslöselichts) zum gemessenen Objekt 530, das optische Verzögerungsgerät 200, auf das das vom Halbspiegel 520 durchgelassene Laserlicht fällt und das die zwei Strahlen mit unterschiedlichen optischen Weglängen regelmäßig abwechselnd ausgibt, einen Polarisator 524 zum Durchlassen nur einer linear polarisierten Lichtkomponente, die in einer Richtung des vom optischen Verzögerungsgerät 200 ausgegebenen Strahls polarisiert ist (Abtastlicht), eine Phasenkompensationsplatte 525 zum Umwandeln des Abtastlichts, nachdem es zum linear polarisierten Licht geworden ist, in zirkular polarisiertes Licht, eine Linse 526 zum Sammeln des Abtastlichts, nachdem es zum zirkular polarisierten Licht geworden ist, um es auf ein elektrooptisches Material 540 einfallen zu lassen, das elektrooptische Material 540, das seinen Brechungsindex entsprechend einer Spannung oder eines elektrischen Felds des gemessenen Objekts 530, auf das das Abtastlicht fällt, ändert, und das den Strahl mit Polarisationszuständen ausgibt, die sich entsprechend der Änderung des Index ändern, eine Linse 550 zum Umwandeln des vom elektrooptischen Material 540 ausgegebenen Strahls in paralleles Licht, einen Analysator 551 zum Ausgeben nur einer linear polarisierten Lichtkomponente, die in einer Richtung polarisiert ist, von dem durch die Linse 550 hindurchgetretenen Strahl, einen Photodetektor 552 zum Messen der Intensität des aus dem Analysator 551 ausgetretenen Strahls und zum Ausgeben eines Spannungssignals entsprechend der Intensität, einen Lock-In-Verstärker 560 zum Erfassen des vom Photodetektor 552 ausgegebenen Spannungssignals synchron mit einer Zweistrahl-Zeitsteuerung in dem optischen Verzögerungsgerät 200, eine Summier-/Mittelwertbildungsvorrichtung 570 zum Summieren der vorbestimmten Anzahl von Ausgangswerten vom Lock-In-Verstärker 560, wodurch ein Durchschnittswert von diesen erhalten wird und er ausgegeben wird, eine Tischsteuereinrichtung 580 zum Ändern der optischen Weglängendifferenz zwischen den im optischen Verzögerungsgerät 200 erzeugten zwei Strahlen und eine Wellenformanzeige 590 zum Empfangen des Spannungssignals entsprechend der optischen Weglängendifferenz und des Spannungssignals von der Summier- /Mittelwertbildungsvorrichtung 570 und zum Anzeigen einer Wellenform der Intensität des an das elektrooptische Material 540 angelegten elektrischen Felds.The electric field measuring apparatus according to the present embodiment comprises a laser source 510 for outputting picosecond pulsed laser light whose repetition frequency is, for example, 80 MHz, which is a very high value, a half mirror 520 which transmits a part of the laser light but reflects the rest, reflectors 521 and 522 for guiding the laser light (trigger light) reflected by the half mirror 520 to the measured object 530, the optical delay device 200 on which the laser light transmitted by the half mirror 520 is incident and which separates the two beams having different optical path lengths regularly alternately outputs, a polarizer 524 for passing only a linearly polarized light component polarized in a direction of the beam output from the optical delay device 200 (scanning light), a phase compensation plate 525 for converting the scanning light after it has become linearly polarized light into circularly polarized light, a lens 526 for collecting the scanning light after it has become circularly polarized light to make it incident on an electro-optical material 540, the electro-optical material 540 changing its refractive index according to a voltage or an electric field of the measured object 530 on which the scanning light is incident, and outputting the beam with polarization states changing according to the change of the index, a lens 550 for converting the beam output from the electro-optical material 540 into parallel light, an analyzer 551 for outputting only a linearly polarized light component polarized in one direction from the beam passed through the lens 550, a photodetector 552 for measuring the intensity of the beam exited from the analyzer 551 and outputting a voltage signal corresponding to the intensity, a lock-in amplifier 560 for detecting the voltage signal output from the photodetector 552 in synchronization with a two-beam timing in the optical delay device 200, a summing/averaging device 570 for summing the predetermined number of output values from the lock-in amplifier 560, thereby obtaining an average value of them and outputting it, a stage controller 580 for changing the optical path length difference between the two beams generated in the optical delay device 200, and a waveform display 590 for receiving the voltage signal corresponding to the optical path length difference and the voltage signal from the summing/averaging device 570 and for displaying a waveform of the intensity of the electric field applied to the electro-optical material 540.

Das auf das gemessene Objekt 530 fallende Auslöselicht ist das Licht, das von der Laserquelle 510 ausgegeben wurde, vom Halbspiegel 520 teilreflektiert wurde, von den Reflektoren 521 und 522 reflektiert wurde und dann auf das gemessene Objekt 530 gefallen ist. Das gemessene Objekt 530 ist beispielsweise eine Pikosekundenschaltung in der Art eines photoleitfähigen optischen Schalters, der beim Einfallen des Auslöselichts durch photoelektrische Umwandlung einen elektrischen Impuls erzeugt. Dieser elektrische Impuls wird an das elektrooptische Material 540 angelegt. Dieses elektrooptische Material 540 hat die Eigenschaft, seinen Brechungsindex abhängig von der daran angelegten Spannung zu ändern. Dieses Auslöselicht unterliegt keinen Modifikationen, und es fällt beständig auf das gemessene Objekt 530, um den elektrischen Impuls zu erzeugen, und die dem elektrischen Impuls entsprechende Spannung wird auch ständig an das elektrooptische Material 540 angelegt.The trigger light incident on the measured object 530 is the light output from the laser source 510, partially reflected by the half mirror 520, reflected by the reflectors 521 and 522, and then incident on the measured object 530. The measured object 530 is, for example, a picosecond circuit such as a photoconductive optical switch that generates an electric pulse by photoelectric conversion when the trigger light is incident. This electric pulse is applied to the electro-optical material 540. This electro-optical material 540 has the property of changing its refractive index depending on the voltage applied thereto. This trigger light does not undergo any modification, and it is constantly incident on the measured object 530 to generate the electric pulse, and the voltage corresponding to the electric pulse is also constantly applied to the electro-optical material 540.

Die Spannung kann direkt durch Koppeln des gemessenen Objekts 530 mit dem elektrooptischen Material 540 durch eine Signalleitung an das Material 540 angelegt werden, oder das gemessene Objekt 530 und, das elektrooptische Material 540 können nahe beieinander angeordnet werden, um zu ermöglichen, daß ein elektrisches Streufeld des Objekts auf das elektrooptische Material 540 einwirkt.The voltage may be applied directly to the material 540 by coupling the measured object 530 to the electro-optic material 540 through a signal line, or the measured object 530 and the electro-optic material 540 may be placed close to each other to allow a stray electric field of the object to act on the electro-optic material 540.

Nachdem der Laserstrahl aus der Laserquelle 510 ausgetreten ist und vom Halbspiegel 520 durchgelassen wurde, fällt er zuerst auf das optische Verzögerungsgerät 200. Das hier verwendete optische Verzögerungsgerät 200 ist dasjenige gemäß der zweiten Ausführungsform. Wenn insbesondere der Laserstrahl, nachdem er aus der Laserquelle 510 ausgetreten ist und vom Halbspiegel 520 teilweise durchgelassen wurde, auf das Verzögerungsgerät 200 fällt, und wenn die rotierenden Platten 211 und 216 von den Motoren 212 und 217 gesteuert rotiert werden, so daß sie synchron mit der Unterbrechersteuereinrichtung 270 rotieren, gibt das Verzögerungsgerät regelmäßig abwechselnd den Laserstrahl, der vom durchlässigen Bereich der rotierenden Platte 211 durchgelassen wurde, von den Reflektoren 220 und 221 reflektiert wurde und weiter vom durchlässigen Bereich der rotierter den Platte 216 durchgelassen wurde, und den Laserstrahl, der vom reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 211 reflektiert wurde und dann vom reflektierenden Bereich der rotierenden Platte 216 reflektiert wurde, aus, so daß sie zum Abtastlicht werden. Die Wiederholungsfrequenz der abwechselnden Ausgabe der Laserstrahlen reicht normalerweise Von einigen hundert Hz bis zu mehreren kHz, und diese Wiederholungsfrequenz hängt von der Funktionsweise des Lock-In-Verstärker ab, der mehrere Hz bis mehrere hundert kHz verwirklichen kann. Daraufhin wird dieses Abtastlicht in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl und parallel zur optischen Achse des auf das optische Verzögerungsgerät 200 einfallenden Laserstrahls ausgegeben. Weiterhin kann sich der bewegliche Tisch 230 zum Befestigen der beiden Reflektoren 220 und 22 entlang der optischen Achse des einfallenden Laserstrahls durch die Tischsteuereinrichtung 580 bewegen, und diese Bewegung kann die Verzögerung von einem der beiden das Abtastlicht bildenden Strahlen ändern.After the laser beam has exited from the laser source 510 and has been transmitted through the half mirror 520, it first falls on the optical delay device 200. The optical delay device 200 used here is that according to the second embodiment. Specifically, when the laser beam has exited from the laser source 510 and has been partially transmitted through the half mirror 520 and falls on the delay device 200, and when the rotating plates 211 and 216 are rotated under the control of the motors 212 and 217 so as to be synchronized with the interrupter control means 270 rotate, the delay device regularly alternately outputs the laser beam transmitted through the transmissive portion of the rotating plate 211, reflected by the reflectors 220 and 221, and further transmitted through the transmissive portion of the rotating plate 216, and the laser beam reflected by the reflecting portion of the rotating plate 211 and then reflected by the reflecting portion of the rotating plate 216, so that they become scanning light. The repetition frequency of the alternate output of the laser beams normally ranges from several hundred Hz to several kHz, and this repetition frequency depends on the operation of the lock-in amplifier, which can realize several Hz to several hundred kHz. Then, this scanning light is output in the opposite direction to the incident beam and parallel to the optical axis of the laser beam incident on the optical delay device 200. Furthermore, the movable table 230 for fixing the two reflectors 220 and 22 can move along the optical axis of the incident laser beam by the table controller 580, and this movement can change the delay of one of the two beams constituting the scanning light.

Das vom optischen Verzögerungsgerät 200 ausgegebene Abtastlicht wird zum Polarisator 524 geleitet, um als linear polarisiertes Licht ausgegeben zu werden. Daraufhin wird das zum linear polarisierten Licht gewordene Abtastlicht in die Phasenkompensationsplatte 525 geleitet, deren optische Achse um 45º zur optischen Achse des Polarisators 524 geneigt ist und die eine Phasendifferenz einer Viertelwellenlänge zwischen Komponenten in den Richtungen der jeweiligen optischen Achsen bewirkt, um das Licht in zirkular polarisiertes Licht umzuwandeln und auszugeben.The scanning light output from the optical delay device 200 is guided to the polarizer 524 to be output as linearly polarized light. Then, the scanning light that has become linearly polarized light is guided into the phase compensation plate 525, whose optical axis is inclined at 45° to the optical axis of the polarizer 524, and which causes a phase difference of a quarter wavelength between components in the directions of the respective optical axes to convert the light into circularly polarized light and output it.

Während das Abtastlicht, das zum zirkular polarisierten Licht geworden ist und von der Linse 526 gesammelt wurde, auf das elektrooptische Material 540 fällt und dann von diesem durchgelassen wird, ändern sich seine Polarisationszustände entsprechend der Indexänderung des elektrooptischen Materials 540, so daß es normalerweise zu elliptisch polarisiertem Licht wird. Das Abtastlicht in Form von elliptisch polarisiertem Licht wird von der Linse 550 in paralleles Licht umgewandelt und in den Analysator 551 geleitet, von dem nur die in einer Richtung polarisierte linear polarisierte Lichtkomponente ausgegeben wird. Daraufhin wird die Intensität der Komponente durch den Photodetektor 552 gemessen.While the scanning light, which has become circularly polarized light and has been collected by the lens 526, is incident on the electro-optical material 540 and then is transmitted, its polarization states change according to the index change of the electro-optical material 540, so that it normally becomes elliptically polarized light. The scanning light in the form of elliptically polarized light is converted into parallel light by the lens 550 and introduced into the analyzer 551, from which only the linearly polarized light component polarized in one direction is output. Then, the intensity of the component is measured by the photodetector 552.

Dementsprechend wird das vom Photodetektor 552 ausgegebene Spannungssignal zu einem Signal, das der Spannungsintensität des im gemessenen Objekt 530 bei Einfall des Auslöselichts erzeugten elektrischen Impulses entspricht. Der Lock-In-Verstärker 560 erfaßt das von seinem Photodetektor 552 ausgegebene Spannungssignal synchron mit dem von der Unterbrechersteuereinrichtung 270 ausgegebenen Zeitsignal in bezug auf die Erzeugung der zwei das Abtastlicht bildenden Strahlen, wodurch zwischen den zwei Strahlen des Abtastlichts eine Differenz der Ausgangswerte am Photodetektor 552 erfaßt wird.Accordingly, the voltage signal output from the photodetector 552 becomes a signal corresponding to the voltage intensity of the electric pulse generated in the measured object 530 upon incidence of the trigger light. The lock-in amplifier 560 detects the voltage signal output from its photodetector 552 in synchronism with the timing signal output from the interrupter controller 270 with respect to the generation of the two beams constituting the scanning light, thereby detecting a difference in the output values at the photodetector 552 between the two beams of the scanning light.

Die Summier-/Mittelwertbildungsvorrichtung 570 summiert die vorbestimmte Anzahl von Ausgaben vom Lock-In-Verstärker 560 und führt eine Mittelwertbildung von ihnen durch, um das Rauschen zu verringern, und das Ergebnis wird danach der Wellenformanzeige 590 zugeführt. Andererseits wird ein Signal, das der Position des beweglichen Tisches 230 des optischen Verzögerungsgeräts 200, also der Verzögerungszeitdifferenz zwischen den zwei das Abtastlicht bildenden Strahlen entspricht, von der Tischsteuereinrichtung 580 ausgegeben und der Wellenformanzeige 590 als ein Wobbelsignal zugeführt. Daher gibt die Wellenformanzeige 590 die Wellenform des im gemessenen Objekt 530 beim Einfallen des Auslöselichts erzeugten elektrischen Impulses an.The summing/averaging device 570 sums the predetermined number of outputs from the lock-in amplifier 560 and averages them to reduce the noise, and the result is then supplied to the waveform display 590. On the other hand, a signal corresponding to the position of the movable table 230 of the optical delay device 200, that is, the delay time difference between the two beams constituting the scanning light, is output from the table controller 580 and supplied to the waveform display 590 as a wobble signal. Therefore, the waveform display 590 indicates the waveform of the electric pulse generated in the measured object 530 upon the incidence of the trigger light.

Das Verfahren zum Erhalten dei Differenz zwischen den Spannungssignalen zu den jeweiligen Zeitpunkten der zwei das Abtastlicht bildenden Strahlen auf diese Weise ist dem Beleuchtungszeitsteuerverfahren beim Gerät zum Messen eines elektrischen Felds mit einem Halbleiterlaser als Lichtquelle gleichwertig (wie beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 3-131772 oder 1994 Asia Pacific Microwave Conference Proceedings, S. 1167-1170 beschrieben ist). Fig. 19 ist eine erklärende Darstellung des Beleuchtungszeitsteuerverfahrens beim Gerät zum Messen eines elektrischen Felds.The method for obtaining the difference between the voltage signals at the respective times of the two beams forming the scanning light in this way is Illumination timing control method in the electric field measuring apparatus using a semiconductor laser as a light source (as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-131772 or 1994 Asia Pacific Microwave Conference Proceedings, pp. 1167-1170). Fig. 19 is an explanatory diagram of the illumination timing control method in the electric field measuring apparatus.

Bei diesem Verfahren erzeugt ein Generator 620 für elektrische Meßsignale, der ein von einem Auslösesignalgenerator 610 ausgegebenes Auslösesignal empfängt, entsprechend der Eingabe des Auslösesignals ein elektrisches Meßsignal, und das elektrische Meßsignal wird an das elektrooptische Material 630 angelegt. Andererseits bringt ein Impulslichtquellentreiber 640, der in ähnlicher Weise ein vom Auslösesignalgenerator 610 ausgegebenes Auslösesignal empfängt, eine Laserlichtquelle 650 abwechselnd zu zwei Beleuchtungszeiten einer bestimmten Bezugszeit und einer Meßzeit, die gegenüber der Zeit der Eingabe des Auslösesignals einer allmählichen Verzögerung unterzogen wird, zum Leuchten. Das von der Laserlichtquelle 650 ausgegebene Abtastlicht durchläuft einen Polarisator 652, das elektrooptische Material 630 und einen Analysator 654 in dieser Reihenfolge, und seine Intensität wird danach von einem Photodetektor 656 gemessen. Ein der Lichtintensität entsprechendes, vom Photodetektor 656 ausgegebenes Spannungssignal wird vom Lock-In-Verstärker EGO synchron mit dem vom Impulslichtquellentreiber 640 ausgegebenen Beleuchtungszeitsteuersignal der Laserlichtquelle 650 erfaßt. Daraufhin wird das vom Lock-In-Verstärker 660 ausgegebene Spannungssignal einer Wellenformanzeige 670 zugeführt, und das der Beleuchtungszeit der Laserlichtquelle 650 entsprechende Spannungssignal, das vom Impulslichtquellentreiber 640 erzeugt wird, wird auch als ein Wobbelsignal der Wellenformanzeige 670 zugeführt. Mit dem sequentiellen Ändern der Beleuchtungszeiten der Laserlichtquelle 650 durch den Impulslichtquellentreiber 640 gibt die Wellenformanzeige 670 die Wellenform des im Generator 620 für elektrische Meßsignale erzeugten elektrischen Meßsignals an.In this method, a detection electric signal generator 620, which receives a trigger signal output from a trigger signal generator 610, generates a detection electric signal in accordance with the input of the trigger signal, and the detection electric signal is applied to the electro-optical material 630. On the other hand, a pulse light source driver 640, which similarly receives a trigger signal output from the trigger signal generator 610, alternately illuminates a laser light source 650 at two illumination times of a certain reference time and a measurement time which is gradually delayed from the time of input of the trigger signal. The scanning light output from the laser light source 650 passes through a polarizer 652, the electro-optical material 630 and an analyzer 654 in this order, and its intensity is then measured by a photodetector 656. A voltage signal corresponding to the light intensity output from the photodetector 656 is detected by the lock-in amplifier EGO in synchronism with the illumination timing control signal of the laser light source 650 output from the pulse light source driver 640. Then, the voltage signal output from the lock-in amplifier 660 is supplied to a waveform display 670, and the voltage signal corresponding to the illumination timing of the laser light source 650 generated by the pulse light source driver 640 is also supplied as a wobble signal to the waveform display 670. With the sequential changing of the illumination timing of the laser light source 650 by the Pulse light source driver 640, waveform display 670 indicates the waveform of the electrical measurement signal generated in electrical measurement signal generator 620.

Bei einem solchen Beleuchtungszeitsteuerverfahren muß die Laserlichtquelle 650 die elektrische Steuerung der Ausgabezeit des Abtastlichts zulassen, und die Lichtquelle ist demgemäß auf Halbleiterlaser beschränkt, die dies zulassen. Beispielsweise ermöglichen Laserlichtquellen mit einer großen Ausgangsleistung, wie Titan-Saphir-Laser, keine genaue elektrische Steuerung der Beleuchtungszeit, und dieses Verfahren kann demgemäß nicht verwendet werden.In such an illumination timing control method, the laser light source 650 must allow electrical control of the output timing of the scanning light, and the light source is thus limited to semiconductor lasers that allow this. For example, laser light sources with a large output power, such as titanium-sapphire lasers, do not allow accurate electrical control of the illumination timing, and this method cannot be used accordingly.

Im Gegensatz dazu ermöglich die Verwendung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung eine einfache Steuerung der Erzeugungszeit von Laserlicht in der Laserlichtquelle, wie vorstehend beschrieben wurde, und es wird dadurch demgemäß die Verwendung von Laserlichtquellen mit großer Ausgangsleistung in der Art des Titan-Saphir- Lasers ermöglicht.In contrast, the use of the optical delay device according to the present invention enables easy control of the generation time of laser light in the laser light source as described above, and thereby enables the use of laser light sources with large output power such as the titanium-sapphire laser.

Weil das Auslöselicht fortlaufend auf das gemessene Objekt fällt, so daß das gemessene Objekt ständig in Betrieb ist, kann das Auftreten einer Fehlfunktion verhindert werden, wodurch wiederum eine Verzerrung der elektrischen Impulswellenform hervorgerufen werden könnte. Daher kann das Gerät in geeigneter Weise zur Beurteilung von Präzisionsvorrichtungen beispielsweise in der Art digitaler ICs für Mikrowellen im Band mehrerer zehn GHz verwendet werden.Because the trigger light is continuously incident on the measured object so that the measured object is always in operation, the occurrence of a malfunction can be prevented, which in turn may cause distortion of the electrical pulse waveform. Therefore, the device can be suitably used for evaluating precision devices such as digital ICs for microwaves in the band of several tens of GHz.

Die gleiche Wirkung kann erreicht werden, wenn das Abtastlicht unter Verwendung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß den Ausführungsformen 1 und 3 gebildet wird. Weiterhin kann das Abtastlicht unter Verwendung des optischen Verzögerungsgeräts gemäß der vierten Ausführungsform gebildet werden. Weil in diesem Fall die das Abtastlicht bildenden zwei Strahlen jene sind, deren Verzögerungszeiten geändert werden, während die Verzögerungsdifferenz zwischen ihnen konstant gehalten wird, ist die auf der Wellenformanzeige 590 angegebene Wellenform eine Zeitdifferenzwellenform der im gemessenen Objekt 530 erzeugten elektrischen Impulswellenform. Demgemäß kann die im gemessenen Objekt 530 erzeugte elektrische Impulswellenform durch Integrieren der auf der Wellenformanzeige 590 angegebenen Wellenform erhalten werden.The same effect can be achieved when the scanning light is formed using the optical delay device according to Embodiments 1 and 3. Furthermore, the scanning light can be formed using the optical delay device according to the fourth embodiment. In this case, because the two beams forming the scanning light are those whose delay times are changed while the delay difference between them is kept constant, the waveform indicated on the waveform display 590 is a time difference waveform of the measured object 530. Accordingly, the electrical pulse waveform generated in the measured object 530 can be obtained by integrating the waveform indicated on the waveform display 590.

An der vorliegenden Erfindung können zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden, ohne daß eine Beschränkung auf die vorstehenden Ausführungsformen besteht. Beispielsweise wurden gemäß den vorstehenden Ausführungsformen ein oder zwei Reflektoren, ein Retroreflektor oder ein rechtwinkliges Prisma zum Erzeugen des in Gegenrichtung zum einfallenden Strahl und parallel zur optischen Achse des einfallenden Strahls laufenden Strahls verwendet, es können jedoch ohne Beschränkung auf diese drei oder mehr Reflektoren oder ein Tripelspiegelprisma verwendet werden.Numerous modifications can be made to the present invention without being limited to the above embodiments. For example, in the above embodiments, one or two reflectors, a retroreflector or a right-angle prism were used to generate the beam traveling in the opposite direction to the incident beam and parallel to the optical axis of the incident beam, but three or more reflectors or a corner cube prism may be used without being limited to these.

Weiterhin wurden gemäß der zweiten Ausführungsform die zwei rotierenden Platten direkt mit den jeweiligen Motoren verbunden, um sie in Drehung zu versetzen und eine Synchronisation mit der Unterbrechersteuereinrichtung zu erreichen, die zwei rotierenden Platten können jedoch auch durch einen einzigen Motor über Getriebe und Riemen in Drehung versetzt werden. In diesem Fall ist die Unterbrechersteuereinrichtung nicht erforderlich, weil sich die zwei rotierenden Platten stets synchron drehen.Furthermore, according to the second embodiment, the two rotating plates were directly connected to the respective motors to rotate them and achieve synchronization with the breaker control device, but the two rotating plates may be rotated by a single motor via gears and belts. In this case, the breaker control device is not required because the two rotating plates always rotate synchronously.

Es wird anhand der Beschreibung der Erfindung offensichtlich geworden sein, daß die Erfindung auf vielerlei Arten abgeändert werden kann. Diese Abänderungen sind nicht als ein Abweichen vom Schutzumfang der Erfindung anzusehen, und alle diese Modifikationen, die für einen Fachmann offensichtlich sein werden, sollen innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche liegen.It will be apparent from the description of the invention that the invention may be modified in many ways. Such modifications are not to be regarded as a departure from the scope of the invention, and all such modifications as would be obvious to one skilled in the art are intended to be within the scope of the following claims.

Weitere Hintergrundinformationen sind in der am 8. Januar 1996 eingereichten japanischen Anmeldung 869/1996 enthalten.Further background information is contained in Japanese Application 869/1996, filed on January 8, 1996.

Claims

1. Optical delay device with

a reflective optical interrupter (110; 210; 215; 310; 410),

to generate, upon incidence of an incident beam (I0), a first beam (I1) propagating in a direction opposite to the incident beam (I0) and a second beam (I2) propagating in a direction same as the incident beam (I0), and,

to output the first beam (I1) alternately in a same direction and along a same optical axis when a third beam (I3) propagating in the opposite direction to the second beam (I2) is incident when the first beam (I1) is generated and to output the third beam (I3) when the first beam (I1) is not generated;

a reflection device (110; 220; 221; 320; 321; 420) which outputs the third beam (I3) based on the second beam (I2); and

a moving device (130; 230; 330; 430) which moves at least the reflection device (120; 220; 221; 320; 321; 420) in a direction along an optical axis of the second beam (I2).

2. Device according to claim 1, wherein the reflective optical interrupter (110; 210; 215; 310; 41()) comprises:

a rotating plate (111; 211; 216; 311; 411) on which reflecting areas (111c) and transmissive areas (111b) are arranged regularly and alternately on a circumference around a center point (111a) in a plane normal to an optical axis of the incident beam (I0),

which, when the incident beam (I0) falls on a reflecting region (111c), reflects the incident beam to produce the first beam (I1), and

which, when the incident beam (I0) falls on a transparent part (111b), passes the incident beam (I0) to generate the second beam (I2) and passes the third beam (I3), and

a rotation drive device (112; 212; 217; 312; 412) for rotating the rotating plate (111; 211; 216; 311; 411) at a constant speed about the center (111a) in the plane, and

wherein the reflection device (120; 220; 221; 320; 321; 420) is a reflector having a reflective surface that is normal to the optical axis of the second beam (I2).

3. The device of claim 2, wherein the device further comprises a semi-transparent mirror (140) which reflects a portion of each of the first and third beams (I1, I3) output from the reflective optical interrupter (110; 210; 215; 310; 410) in a direction other than their incident direction.

4. Device according to claim 1, wherein the reflection device (120; 220; 221; 320; 321; 420) has a plurality of reflecting surfaces which, upon incidence of the second beam (I2), generates the third beam (I3) with an optical axis different from the optical axis of the second beam (I2).

5. The apparatus of claim 4, wherein the reflective optical interrupter (110; 210; 215; 310; 410) comprises;

a first rotating plate (211) on which first reflective areas (111c) and first transmissive areas (111b) are arranged regularly and alternately on a circumference around a first center point (111a) in a first plane which is not normal to the optical axis of the incident beam (I0),

which, when the incident beam (I0) falls on the first reflecting region (111c), reflects the incident Beam (I0) is reflected to produce a fourth beam (I4), and

which, when the incident beam (I0) falls on a first transmissive region (111b), transmits the incident beam (I0) to generate the wide beam (I2);

a second rotating plate (216) on which second reflective areas (111c) and second transmissive areas (111b) are arranged regularly and alternately on a circumference around a second center point (111a) in a second plane perpendicular to the first plane,

which, when the fourth beam (I4) falls on the second reflecting region (111c), reflects the fourth beam (I4) to produce the first beam (I1), and

which, when the third beam (I3) falls on the second transmissive region (111b), transmits the third beam (I3);

a first rotation drive device (212) for rotating the first rotating plate (211) at a constant speed around the first center point (111a) in the first plane;

a second rotation drive device (217) for rotating the second rotating plate (216) at a constant speed around the second center point (111a) in the second plane; and

a rotation control device (270) for controlling the first and second rotation drive devices (212; 217) so that when the first rotating plate (211) generates the fourth beam (I4), the second rotating plate (216) reflects the fourth beam (I4) to generate the first beam (I1), and so that when the first rotating plate (211) does not generate the fourth beam (I4), the second rotating plate (216) transmits the third beam (I3).

6. The device of claim 4, wherein the reflective optical interrupter (110; 210; 215; 310; 410) comprises:

a rotating plate (311) on which reflecting areas (111c) and transmissive areas (111b) are arranged regularly alternating on a circumference around the center (111a) in a plane that is not normal to the optical axis of the incident beam (I0),

which, when the incident beam (I0) falls on a reflecting region (111c), reflects the incident beam (I0) to produce a fourth beam (I4), and reflects a fifth beam (I5) which initially propagates in an opposite direction to the fourth beam (I4) so as to produce the first beam (I1), and

which, when the incident beam (I0) falls on a transmissive region (111b), transmits the incident beam (I0) to generate the second beam (I2); and

a rotation drive device (312) for rotating the rotating plate (311) at a constant speed, around the center (111a) in a plane;

and the device further comprises:

a reflective region having a plurality of reflective surfaces (322; 323) for generating the fifth beam (I5) based on the fourth beam (I4).

7. The apparatus of claim 1, wherein the moving device (130; 230; 330; 430) moves the reflective optical interrupter (110; 210; 215; 310; 410) together with the reflection device (120; 220; 221; 320; 321; 420).